שבב זעיר חדש להזרקה עוקב אחר נתונים מתוך הגוף שלך

שעונים חכמים וחפצים לבישים אחרים הולכים ומשתפרים בכל הנוגע לניטור הסימנים החיוניים שלנו וביומטריה אחרת. אבל מה אם, במקום לחגור חומר לביש, המשתמשים היו יכולים לפקח על גופם תהליכים על ידי הזרקת שבב אלחוטי וניתן להשתלה כדי למדוד את בריאותם מבפנים שלהם גופים? ומה אם השבב האמור היה קטן כמעט בצורה בלתי נתפסת, בערך בגודל של קרדית אבק וניראה רק כשבודקים אותו במיקרוסקופ?

זה מה שפיתחו מהנדסים בבית הספר להנדסה ומדע יישומי של אוניברסיטת קולומביה. בעבודה עם ענקית ייצור השבבים המובילה בעולם, הם יצרו מכשיר אולטרסאונד, ניתן להזרקה, מלא מערכת שבב בודד מתפקדת כל כך זעירה שהיא יכולה יום אחד להיכנס לגוף האדם באמצעות מחט היפודרמית. כשהם שם, הם מאמינים שניתן יהיה לנצל אותו לניטור בגוף, לפתח גיל של טכנולוגיית בריאות שחורגת הרבה מעבר לפונקציונליות הנוכחית שמציע מכשיר מעקב בריאות כמו ה Apple Watch.

"מה שהכי מרגש הוא גודל השבב," קנת שפרד, פרופסור להנדסה ביו-רפואית בקולומביה, אמר ל-Digital Trends. "זה לא רק הגודל, אלא העובדה שהשבב הוא כל המערכת האלקטרונית. בדרך כלל שבבים הם חלק ממערכות גדולות יותר הכוללות רכיבים אחרים כדי לגרום להם לתפקד."

טלפון סלולרי, למשל, כולל שפע של שבבים, לוחות, אריזות, אנטנות וסוללה. הדבר נכון לגבי רוב מוצרי האלקטרוניקה המושתלים, בין אם הם קוצבי לב או ממריצים של חוט השדרה. למרות שהם קטנים מספיק כדי להתאים לגוף האדם, הם בכל זאת תופסים הרבה נפח. מכשיר שבב כמערכת (CaS), לעומת זאת, מצליח לדחוס מעגל משולב יחיד לגורם צורה קטן ומדהים. אין לו חוטים וניתן לשלב אותו עם כל מתמרים נוספים הנדרשים (במחקר זה, גבישים פיזואלקטריים).

שפרד אמר שלדעתו, "מכשירי CaS הם העתיד של משתלים עבור כל מיני יישומים."

הדור הבא של טכנולוגיה למעקב אחר בריאות

השבבים נוצרו בסיועה של Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, אותו הדבר ענקית מוליכים למחצה שמייצרת את השבבים עבור המעבדים מסדרת A ו-M של אפל, יחד עם הרבה אחרים.

"שבבים אלה נוצרים על ידי התחלה עם יציקה משלימה סטנדרטית של מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה תהליך, אותו הדבר המשמש עבור שבבים המשמשים למחשבים, טלפונים סלולריים [ו]מכוניות", אמר שפרד. "אנחנו משתמשים ב-TSMC עבור fab, שהיא מפעל היציקה המוליכים למחצה הגדולה בעולם. ברגע שנחזיר את השבבים [למעבדה], עלינו לעשות שני דברים: עלינו לשלב את המתמרים הפיאזואלקטריים צריך להתממשק לאולטרסאונד, ואנחנו צריכים לחתוך ולדלל את השבב עצמו עד לממדים הקטנים מאוד הנדרשים כאן."

נכון לעכשיו, הוא אמר, ניתן להשתמש בצ'יפס לחישת טמפרטורה. עבודה זו נעשית בתחילה כחלק ממאמץ גדול יותר בבחינת דרכים לניטור ריפוי פצעים, אם כי היישומים הפוטנציאליים חורגים הרבה מעבר לכך. שפרד ציין כי "ניתן לחוש כאן הרבה דברים אחרים, ואנחנו עובדים על אלה באופן פעיל. אחד המסקרנים ביותר הוא הכרה ספציפית של סמנים ביולוגיים". חלק מהסמנים הביולוגיים שהם מעוניינים לאסוף כוללים בין היתר לחץ דם, גלוקוז ונשימה.

בסופו של דבר, שבבים הניתנים להזרקה כגון זה יכולים למלא תפקיד חשוב באבחון וסיוע בטיפול במחלות ספציפיות בחולים. ברגע שהם נכנסו לגוף, השאיפה של הצוות היא לאפשר לשבבים לתקשר מידע מהגוף באמצעות אולטרסאונד. זה אומר שאפשר להזריק אחד מהשבבים האלה לחלק ספציפי של המטופל, ואז יוכל לספק נתונים בזמן אמת על שינויים.

דברים יכולים להיות קטנים עוד יותר

לעת עתה, זו עדיין עבודה בתהליך. הצ'יפס עדיין לא הוזרק לנושא אנושי, והם כרגע יותר הוכחה לקונספט של כמה שבב קטן אפשר לעשות. כמו בכל פריצת דרך רפואית, זה יצטרך לעבור הרבה ניסויים קליניים לפני שיש סיכוי שהוא יהיה זמין בשוק.

אל תחשוב שהצוות הגיע לקצה התחתון של קשת הגודל מבחינת הקטנה של הצ'יפים שלו. עד כמה שזה מסנוור כמו תצוגה של מזעור בפעולה, שפרד אמר שיש עוד הרבה מה לעשות.

"כן, אנחנו יכולים," הוא אמר, והשיב לשאלה האם הצ'יפס העתידי יכול להיות קטן יותר. "המשך לעקוב. אני לא רוצה להגיד יותר מדי על דברים אחרים שאנחנו עובדים עליהם, אבל קטן יותר - למעשה, הרבה יותר קטן - בהחלט נמצא בעבודות".

מאמר המתאר את העבודה, שכותרתו "יישום של מוט מושתל מתחת ל-0.1 מ"מ עבור חישת טמפרטורה אלחוטית בזמן אמת בזמן אמת", היה לאחרונה פורסם בכתב העת Science Advances.

המלצות עורכים

• הנורה הזו יכולה לעקוב אחר השינה שלך ולנטר את קצב הלב שלך מרחוק
• הטכנולוגיה הלבישה של IBM מפקחת על הבריאות שלך על ידי בדיקת חוזק היד שלך