Gli smartwatch e altri dispositivi indossabili stanno migliorando sempre di più quando si tratta di monitorare i nostri segni vitali e altri dati biometrici. Ma cosa accadrebbe se, invece di indossare un dispositivo indossabile, gli utenti fossero in grado di monitorare il proprio corpo? processi iniettando un chip wireless e impiantabile per misurare la loro salute dall'interno corpi? E se il chip fosse quasi inimmaginabilmente piccolo, delle dimensioni di un acaro della polvere e visibile solo se esaminato al microscopio?
Contenuti
- La prossima generazione di tecnologia di monitoraggio della salute
- Le cose possono diventare ancora più piccole
Questo è ciò che hanno sviluppato gli ingegneri della Columbia University School of Engineering and Applied Science. Lavorando con il gigante leader mondiale nella produzione di chip, hanno creato un prodotto completamente iniettabile, alimentato a ultrasuoni sistema funzionante a chip singolo, così piccolo che un giorno potrebbe entrare nel corpo umano tramite un ago ipodermico. Una volta lì, credono che potrebbe essere utilizzato per il monitoraggio interno del corpo, inaugurando un’era di tecnologia sanitaria che va ben oltre le attuali funzionalità offerte da un dispositivo di monitoraggio della salute come IL
orologio Apple.
"La cosa più interessante è la dimensione del chip", Kenneth Shepard, professore di ingegneria biomedica alla Columbia, ha detto a Digital Trends. “Non è solo la dimensione, ma il fatto che il chip costituisce l’intero sistema elettronico. Normalmente i chip fanno parte di sistemi più grandi che includono altri componenti per farli funzionare”.
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Un telefono cellulare, ad esempio, è composto da numerosi chip, schede, imballaggi, antenne e batteria. Lo stesso vale per la maggior parte dei dispositivi elettronici impiantati, siano essi pacemaker o stimolatori del midollo spinale. Sebbene siano abbastanza piccoli da adattarsi al corpo umano, occupano comunque molto volume. Un dispositivo chip-as-system (CaS), d'altra parte, riesce a comprimere un singolo circuito integrato in un fattore di forma incredibilmente piccolo. Non ha fili e può essere integrato con qualsiasi trasduttore aggiuntivo richiesto (in questo studio, cristalli piezoelettrici).
Shepard ha affermato che, a suo avviso, “i dispositivi CaS sono il futuro degli impiantabili per tutti i tipi di applicazioni”.
La prossima generazione di tecnologia di monitoraggio della salute
I chip sono stati creati con l'assistenza della Taiwan Semiconductor Manufacturing Company gigante dei semiconduttori che produce i chip per i processori Apple delle serie A e M, insieme a molti altri altri.
“Questi chip vengono creati iniziando con una fonderia standard di semiconduttori complementari a ossido di metallo processo, lo stesso utilizzato per i chip utilizzati per computer, telefoni cellulari e automobili", ha affermato Pastore. “ Usiamo TSMC per fab, che è la più grande fonderia di semiconduttori al mondo. Una volta riportati i chip [al laboratorio], dobbiamo fare due cose: dobbiamo integrare i trasduttori piezoelettrici necessario per interfacciarsi agli ultrasuoni, e dobbiamo tagliare e assottigliare il chip stesso fino alle piccolissime dimensioni richieste Qui."
Attualmente, ha detto, i chip possono essere utilizzati per rilevare la temperatura. Questo lavoro viene inizialmente svolto come parte di uno sforzo più ampio volto a monitorare la guarigione delle ferite, sebbene le potenziali applicazioni vadano ben oltre. Shepard ha osservato che “qui si possono percepire molte altre cose e stiamo lavorando attivamente su queste. Uno dei più intriganti è il riconoscimento specifico dei biomarcatori”. Alcuni dei biomarcatori che sono interessati a raccogliere includono, tra gli altri, la pressione sanguigna, il glucosio e la respirazione.
In definitiva, chip iniettabili come questo potrebbero svolgere un ruolo prezioso nella diagnosi e nel trattamento di disturbi specifici nei pazienti. Una volta entrati nel corpo, l’ambizione del team è consentire ai chip di comunicare informazioni dal corpo tramite ultrasuoni. Ciò significa che uno di questi chip potrebbe essere iniettato in una parte specifica del paziente e sarebbe quindi in grado di fornire dati in tempo reale sui cambiamenti.
Le cose possono diventare ancora più piccole
Per ora, questo rimane un lavoro in corso. I chip devono ancora essere iniettati in un soggetto umano e attualmente sono più una prova di quanto piccolo sia possibile realizzare un chip. Come ogni innovazione medica, anche questa dovrà passare attraverso numerosi studi clinici prima che ci sia qualche possibilità di essere resa disponibile sul mercato.
Non pensare che il team abbia raggiunto l’estremità inferiore dello spettro di dimensionamento in termini di quanto piccoli potrebbero diventare i suoi chip. Per quanto sorprendente possa essere una dimostrazione di miniaturizzazione in azione, Shepard ha affermato che c’è ancora molto da fare.
"Sì, possiamo", ha detto, rispondendo alla domanda se i futuri chip potranno diventare più piccoli. "Rimani sintonizzato. Non voglio dire ancora troppo delle altre cose su cui stiamo lavorando, ma qualcosa di più piccolo – anzi, molto più piccolo – è sicuramente in lavorazione”.
Recentemente è stato pubblicato un articolo che descrive il lavoro, intitolato “Applicazione di un mote impiantabile inferiore a 0,1 mm3 per il rilevamento della temperatura wireless in vivo in tempo reale”. pubblicato sulla rivista Science Advances.
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