Inteligentne zegarki i inne urządzenia do noszenia są coraz lepsze, jeśli chodzi o monitorowanie naszych parametrów życiowych i innych danych biometrycznych. A co by było, gdyby zamiast przypinać urządzenie do noszenia, użytkownicy mogli zamiast tego monitorować swoje ciało? procesów poprzez wstrzyknięcie bezprzewodowego, wszczepialnego chipa, który będzie mierzył ich stan zdrowia od wewnątrz ciała? A co by było, gdyby wspomniany chip był niemal niewyobrażalnie mały, mniej więcej wielkości roztocza i widoczny tylko pod mikroskopem?
Zawartość
- Następna generacja technologii śledzenia stanu zdrowia
- Rzeczy mogą stać się jeszcze mniejsze
Właśnie to opracowali inżynierowie ze Szkoły Inżynierii i Nauk Stosowanych Uniwersytetu Columbia. Współpracując z wiodącym na świecie gigantem w produkcji chipów, stworzyli całkowicie zasilany ultradźwiękami, możliwy do wstrzyknięcia funkcjonujący system jednochipowy, który jest tak mały, że pewnego dnia będzie mógł dostać się do organizmu człowieka za pomocą igły podskórnej. Uważają, że gdy już tam dotrze, będzie można go następnie wykorzystać do monitorowania ciała, rozpoczynając erę technologia zdrowotna, która wykracza daleko poza obecną funkcjonalność oferowaną przez urządzenia do śledzenia stanu zdrowia, takie jak the
Zegarek Apple.
„Najbardziej ekscytujący jest rozmiar chipa” Kennetha Sheparda, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Columbia, powiedział Digital Trends. „Nie chodzi tylko o rozmiar, ale o to, że chip to cały układ elektroniczny. Zwykle chipy są częścią większych systemów, które zawierają inne komponenty zapewniające ich działanie.
Polecane filmy
Na przykład telefon komórkowy składa się z wielu chipów, płytek, opakowań, anten i baterii. To samo dotyczy większości wszczepianych urządzeń elektronicznych, niezależnie od tego, czy są to rozruszniki serca, czy stymulatory rdzenia kręgowego. Chociaż są wystarczająco małe, aby zmieścić się w ludzkim ciele, zajmują jednak dużo objętości. Z drugiej strony, urządzenie typu chip-as-system (CaS) potrafi skompresować pojedynczy układ scalony w zadziwiająco małej obudowie. Nie posiada przewodów i można go zintegrować z dowolnymi dodatkowymi przetwornikami (w tym badaniu kryształami piezoelektrycznymi).
Shepard powiedział, że jego zdaniem „urządzenia CaS to przyszłość implantów do wszelkiego rodzaju zastosowań”.
Następna generacja technologii śledzenia stanu zdrowia
Chipy powstały przy wsparciu firmy Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, tej samej gigant półprzewodników, który produkuje chipy do procesorów Apple z serii A i M, a także mnóstwo inni.
„Te chipy powstają na początku w standardowej odlewni uzupełniających półprzewodników z tlenków metali proces, taki sam, jak w przypadku chipów używanych w komputerach, telefonach komórkowych i samochodach” – powiedział Pasterz. „Korzystamy z TSMC w Fabryce, która jest największą na świecie odlewnią półprzewodników. Kiedy już dostarczymy chipy z powrotem [do laboratorium], musimy zrobić dwie rzeczy: Musimy zintegrować przetworniki piezoelektryczne potrzebne do połączenia z ultradźwiękami, a także musimy przyciąć i pocienić sam chip do bardzo małych wymaganych wymiarów Tutaj."
Obecnie – powiedział – chipy można wykorzystać do pomiaru temperatury. Prace te są początkowo prowadzone w ramach szerszego projektu mającego na celu poszukiwanie sposobów monitorowania gojenia się ran, chociaż potencjalne zastosowania wykraczają poza to. Shepard zauważył, że „można tu wyczuć wiele innych rzeczy i aktywnie nad nimi pracujemy. Jednym z najbardziej intrygujących jest specyficzne rozpoznawanie biomarkerów.” Niektóre z biomarkerów, które chcą zebrać, obejmują między innymi ciśnienie krwi, glukozę i oddychanie.
Ostatecznie tego typu chipy do wstrzykiwań mogą odegrać cenną rolę w diagnozowaniu i leczeniu określonych dolegliwości u pacjentów. Ambicją zespołu po wejściu do organizmu jest umożliwienie chipom przekazywania informacji z organizmu za pomocą ultradźwięków. Oznacza to, że jeden z tych chipów można wstrzyknąć w określoną część ciała pacjenta i wówczas będzie on w stanie dostarczać w czasie rzeczywistym dane o zmianach.
Rzeczy mogą stać się jeszcze mniejsze
Na razie sprawa jest w toku. Chipy nie zostały jeszcze wstrzyknięte człowiekowi i obecnie stanowią raczej dowód na to, jak mały chip można wyprodukować. Podobnie jak w przypadku każdego przełomu w medycynie, lek ten będzie musiał przejść wiele badań klinicznych, zanim będzie jakakolwiek szansa na udostępnienie go na rynku.
Nie myśl, że zespół osiągnął dolny koniec spektrum rozmiarów pod względem tego, jak małe mogą być jego żetony. Choć może to być olśniewające jako pokaz miniaturyzacji w akcji, Shepard powiedział, że jest jeszcze wiele do zrobienia.
„Tak, możemy” – powiedział, odpowiadając na pytanie, czy przyszłe chipy mogą być mniejsze. "Czekać na dalsze informacje. Nie chcę jeszcze zbyt wiele mówić o innych rzeczach, nad którymi pracujemy, ale mniejsze – a właściwie znacznie mniejsze – z pewnością są w przygotowaniu”.
Niedawno opublikowano artykuł opisujący tę pracę, zatytułowany „Zastosowanie wszczepialnego pyłka o średnicy poniżej 0,1 mm3 do bezprzewodowego wykrywania temperatury in vivo w czasie rzeczywistym”. opublikowane w czasopiśmie Science Advances.
Zalecenia redaktorów
- Ta żarówka może śledzić Twój sen i monitorować tętno z daleka
- Technologia noszenia firmy IBM monitoruje Twój stan zdrowia, sprawdzając siłę ręki
