Умные часы и другие носимые устройства становятся все лучше и лучше, когда дело доходит до мониторинга наших жизненно важных показателей и других биометрических данных. Но что, если бы вместо того, чтобы носить носимые устройства, пользователи могли бы следить за своим телом? процессы путем введения беспроводного имплантируемого чипа для измерения их здоровья изнутри их тела? А что, если бы этот чип был почти невообразимо маленьким, размером с пылевого клеща и видимым только под микроскопом?
Содержание
- Следующее поколение технологий отслеживания здоровья
- Все может стать еще меньше
Именно это разработали инженеры Школы инженерии и прикладных наук Колумбийского университета. Сотрудничая с ведущим мировым гигантом по производству чипов, они создали инъекционный, полностью действующая одночиповая система, настолько крошечная, что однажды сможет проникнуть в человеческое тело с помощью иглы для подкожных инъекций. Оказавшись там, они полагают, что его можно будет использовать для внутреннего мониторинга, открывая эпоху технология здравоохранения, которая выходит далеко за рамки нынешних функций, предлагаемых устройствами для отслеживания здоровья, такими как тот
Apple Watch.
«Самое интересное — это размер чипа». Кеннет Шепард, профессор биомедицинской инженерии в Колумбийском университете, рассказал Digital Trends. «Дело не только в размере, но и в том, что чип — это целая электронная система. Обычно чипы являются частью более крупных систем, которые включают в себя другие компоненты, обеспечивающие их функционирование».
Рекомендуемые видео
Например, сотовый телефон состоит из множества микросхем, плат, упаковки, антенн и аккумулятора. То же самое относится и к большинству имплантированной электроники, будь то кардиостимуляторы или стимуляторы спинного мозга. Хотя они достаточно малы, чтобы поместиться в человеческом теле, тем не менее занимают много места. С другой стороны, устройство «чип как система» (CaS) позволяет сжать одну интегральную схему в ошеломительно малый форм-фактор. Он не имеет проводов и может быть интегрирован с любыми необходимыми дополнительными преобразователями (в данном исследовании — с пьезоэлектрическими кристаллами).
Шепард сказал, что, по его мнению, «CaS-устройства — это будущее имплантатов для всех видов применения».
Следующее поколение технологий отслеживания здоровья
Чипы были созданы при участии Тайваньской компании по производству полупроводников, там же. полупроводниковый гигант, производящий чипы для процессоров Apple A-серии и M-серии, а также множество других другие.
«Эти чипы создаются на основе стандартного комплементарного процесса литья металл-оксид-полупроводник. процесс, тот же самый, который используется для чипов, используемых в компьютерах, сотовых телефонах и автомобилях», — сказал Шепард. «Мы используем TSMC для завода, крупнейшего в мире завода по производству полупроводников. Как только мы вернем чипы [в лабораторию], нам придется сделать две вещи: мы должны интегрировать пьезоэлектрические преобразователи. необходим интерфейс для ультразвука, и нам нужно разрезать и утончить сам чип до требуемых очень маленьких размеров. здесь."
В настоящее время, по его словам, чипы можно использовать для измерения температуры. Первоначально эта работа проводится как часть более масштабных усилий по поиску способов мониторинга заживления ран, хотя потенциальные возможности применения выходят далеко за рамки этого. Шепард отметил, что «здесь можно ощутить множество других вещей, и мы над этим активно работаем. Одним из наиболее интригующих является специфическое распознавание биомаркеров». Некоторые из биомаркеров, которые они заинтересованы в сборе, включают, среди прочего, артериальное давление, уровень глюкозы и дыхание.
В конечном итоге такие инъекционные чипы могут сыграть ценную роль в диагностике и лечении конкретных заболеваний у пациентов. После того, как они проникнут в организм, цель команды состоит в том, чтобы позволить чипам передавать информацию из тела посредством ультразвука. Это означает, что один из этих чипов можно будет ввести в определенную часть тела пациента, а затем он сможет предоставлять данные об изменениях в режиме реального времени.
Все может стать еще меньше
На данный момент эта работа еще продолжается. Чипы еще не вводились человеку, и в настоящее время они являются скорее доказательством того, насколько маленькими чипы можно сделать. Как и в случае с любым прорывом в медицине, ему потребуется пройти множество клинических испытаний, прежде чем появится хоть какой-то шанс, что он появится на рынке.
Не думайте, что команда достигла нижнего предела спектра размеров с точки зрения того, насколько маленькими могут быть ее чипы. Каким бы впечатляющим это ни казалось демонстрацией миниатюризации в действии, Шепард сказал, что еще многое предстоит сделать.
«Да, мы можем», — сказал он, отвечая на вопрос, смогут ли будущие чипы стать еще меньше. "Следите за обновлениями. Я пока не хочу говорить слишком много о других вещах, над которыми мы работаем, но меньшие — на самом деле, гораздо меньшие — определенно находятся в разработке».
Недавно была опубликована статья с описанием работы под названием «Применение имплантируемого мота размером менее 0,1 мм3 для беспроводного измерения температуры in vivo в режиме реального времени». опубликовано в журнале Science Advances.
Рекомендации редакции
- Эта лампочка может отслеживать ваш сон и частоту сердечных сокращений на расстоянии.
- Носимая технология IBM следит за вашим здоровьем, проверяя силу ваших рук
