생체 신호 및 기타 생체 인식을 모니터링하는 데 있어 스마트워치 및 기타 웨어러블 기기가 점점 더 좋아지고 있습니다. 하지만 사용자가 웨어러블을 착용하는 대신 자신의 신체를 모니터링할 수 있다면 어떨까요? 무선 이식형 칩을 주입해 몸 내부에서 건강 상태를 측정하는 방식으로 진행됩니다. 시체? 그리고 그 칩이 상상할 수 없을 정도로 작으며, 먼지 진드기 정도의 크기이고 현미경으로 검사할 때만 볼 수 있다면 어떨까요?
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- 차세대 건강 추적 기술
- 상황이 더욱 작아질 수 있습니다.
이것이 바로 Columbia University School of Engineering and Applied Science의 엔지니어들이 개발한 것입니다. 세계 최고의 칩 제조 대기업과 협력하여 초음파로 구동되는 주사 가능한 완전 칩을 만들었습니다. 언젠가는 피하 주사 바늘을 통해 인체에 들어갈 수 있을 정도로 작은 단일 칩 시스템이 작동하고 있습니다. 일단 거기에 도달하면 체내 모니터링에 활용될 수 있다고 믿고 있으며, 이는 다음과 같은 건강 추적 장치가 제공하는 현재 기능을 훨씬 뛰어넘는 건강 기술입니다. 그만큼 애플워치.
"가장 흥미로운 것은 칩의 크기입니다." 케네스 셰퍼드, Columbia의 생의학 공학 교수는 Digital Trends에 말했습니다. “크기뿐만 아니라 칩이 전체 전자 시스템이라는 사실입니다. 일반적으로 칩은 기능을 수행하기 위한 다른 구성 요소를 포함하는 대규모 시스템의 일부입니다.”
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예를 들어 휴대폰은 수많은 칩, 보드, 패키징, 안테나, 배터리로 구성됩니다. 심박 조율기든 척수 자극기든 대부분의 이식형 전자 장치에서도 마찬가지입니다. 인체에 들어갈 만큼 작은 크기임에도 불구하고 부피를 많이 차지합니다. 반면에 CaS(Chip-as-System) 장치는 단일 집적 회로를 놀라울 정도로 작은 폼 팩터로 압축합니다. 와이어가 없으며 필요한 추가 변환기(이 연구에서는 압전 결정체)와 통합될 수 있습니다.
Shepard는 "CaS 장치는 모든 종류의 응용 분야에서 이식 가능한 장치의 미래"라고 말했습니다.
차세대 건강 추적 기술
칩은 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company의 도움으로 만들어졌습니다. Apple의 A 시리즈 및 M 시리즈 프로세서용 칩을 만드는 거대 반도체 회사입니다. 다른 사람.
“이 칩은 표준 보완적인 금속-산화물-반도체 주조소에서 시작하여 만들어졌습니다. 컴퓨터, 휴대폰, 자동차에 사용되는 칩에 사용되는 것과 동일한 프로세스”라고 말했습니다. 셰퍼드. “ 우리는 세계 최대 반도체 파운드리인 팹에 TSMC를 사용하고 있습니다. 칩을 [실험실로] 가져오면 두 가지 작업을 수행해야 합니다. 압전 변환기를 통합해야 합니다. 초음파에 접속하려면 칩 자체를 필요한 매우 작은 크기로 자르고 얇게 만들어야 합니다. 여기."
현재 그는 이 칩이 온도를 감지하는 데 사용될 수 있다고 말했습니다. 이 작업은 처음에는 상처 치유를 모니터링하는 방법을 찾는 더 큰 노력의 일환으로 수행되고 있지만 잠재적인 적용 범위는 그 이상입니다. Shepard는 “여기서 많은 다른 것들을 느낄 수 있으며 우리는 이에 대해 적극적으로 노력하고 있습니다. 가장 흥미로운 것 중 하나는 바이오마커에 대한 구체적인 인식입니다.” 수집에 관심이 있는 바이오마커에는 혈압, 포도당, 호흡 등이 포함됩니다.
궁극적으로 이와 같은 주사 가능한 칩은 환자의 특정 질병을 진단하고 치료하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 팀의 목표는 칩이 초음파를 통해 신체의 정보를 전달할 수 있도록 하는 것입니다. 즉, 이 칩 중 하나를 환자의 특정 부위에 주입한 다음 변화에 대한 실시간 데이터를 제공할 수 있다는 의미입니다.
상황이 더욱 작아질 수 있습니다.
현재로서는 이 작업이 계속 진행 중입니다. 칩은 아직 인간 대상에 주입되지 않았으며 현재는 칩을 얼마나 작게 만들 수 있는지에 대한 개념 증명에 가깝습니다. 다른 의학적 혁신과 마찬가지로 이 제품도 시장에 출시되기 전에 수많은 임상 시험을 거쳐야 합니다.
칩이 얼마나 작아질 수 있는지에 관해 팀이 규모 스펙트럼의 최하위 끝에 도달했다고 생각하지 마십시오. 이것이 소형화의 실제 쇼케이스만큼 눈부실 수도 있지만 Shepard는 해야 할 일이 더 많다고 말했습니다.
그는 미래의 칩이 더 작아질 수 있는지에 대한 질문에 "그렇습니다. 할 수 있습니다"라고 말했습니다. “계속 지켜봐 주시기 바랍니다. 우리가 작업 중인 다른 작업에 대해서는 아직 너무 많이 말하고 싶지 않지만 더 작은, 실제로는 훨씬 더 작은 작업이 확실히 진행 중입니다.”
"생체 내 실시간 무선 온도 감지를 위한 0.1mm3 미만 이식형 모트의 적용"이라는 제목의 작업을 설명하는 논문이 최근에 발표되었습니다. Science Advances 저널에 게재됨.
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