ชิปฉีดใหม่ขนาดเล็กติดตามข้อมูลจากภายในร่างกายของคุณ

สมาร์ทวอทช์และอุปกรณ์สวมใส่อื่นๆ กำลังดีขึ้นเรื่อยๆ เมื่อพูดถึงการตรวจสอบสัญญาณชีพและไบโอเมตริกอื่นๆ แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากผู้ใช้สามารถติดตามร่างกายของตนเองแทนการสวมอุปกรณ์สวมใส่ได้ ประมวลผลโดยการฉีดชิปไร้สายที่สามารถฝังได้เพื่อวัดสุขภาพจากภายในของพวกเขา ร่างกาย? และจะเป็นอย่างไรหากชิปดังกล่าวมีขนาดเล็กจนแทบจะจินตนาการไม่ออก มีขนาดประมาณไรฝุ่น และมองเห็นได้เมื่อตรวจดูด้วยกล้องจุลทรรศน์เท่านั้น

นั่นคือสิ่งที่วิศวกรของคณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์มหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้พัฒนาขึ้น การทำงานร่วมกับยักษ์ใหญ่ด้านการผลิตชิปชั้นนำของโลก พวกเขาได้สร้างชิปที่ขับเคลื่อนด้วยอัลตราซาวนด์ ฉีดได้ เต็มรูปแบบ ระบบชิปตัวเดียวที่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีขนาดเล็กมากจนวันหนึ่งสามารถเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้โดยใช้เข็มฉีดยาใต้ผิวหนัง เมื่อไปถึงที่นั่น พวกเขาเชื่อว่าจะสามารถนำไปใช้ในการติดตามในร่างกายได้ ซึ่งนำไปสู่ยุคสมัย เทคโนโลยีด้านสุขภาพที่ก้าวไปไกลกว่าฟังก์ชันปัจจุบันที่นำเสนอโดยอุปกรณ์ติดตามสุขภาพเช่น ที่ แอปเปิ้ลวอทช์.

“สิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดคือขนาดของชิป”

เคนเน็ธ เชพเพิร์ดศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่ Columbia กล่าวกับ Digital Trends “ไม่ใช่แค่ขนาดเท่านั้น แต่ความจริงที่ว่าชิปคือระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด โดยปกติชิปจะเป็นส่วนหนึ่งของระบบขนาดใหญ่ซึ่งรวมถึงส่วนประกอบอื่นๆ เพื่อให้ทำงานได้”

ตัวอย่างเช่น โทรศัพท์มือถือประกอบด้วยชิป บอร์ด บรรจุภัณฑ์ เสาอากาศ และแบตเตอรี่จำนวนมาก เช่นเดียวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ฝังไว้ส่วนใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องกระตุ้นหัวใจหรือเครื่องกระตุ้นไขสันหลัง แม้ว่าจะมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ลงในร่างกายมนุษย์ได้ แต่ก็ยังใช้ปริมาณมาก ในทางกลับกัน อุปกรณ์ Chip-as-System (CaS) สามารถจัดการบีบอัดวงจรรวมเดี่ยวให้อยู่ในฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็กจนเหลือเชื่อได้ ไม่มีสายไฟและสามารถรวมเข้ากับทรานสดิวเซอร์เพิ่มเติมใดๆ ก็ตามที่ต้องการ (ในการศึกษานี้ ผลึกเพียโซอิเล็กทริก)

Shepard กล่าวว่าในความเห็นของเขา “อุปกรณ์ CaS คืออนาคตของการฝังสำหรับแอปพลิเคชันทุกประเภท”

เทคโนโลยีติดตามสุขภาพเจเนอเรชันใหม่

ชิปดังกล่าวถูกสร้างขึ้นโดยได้รับความช่วยเหลือจากบริษัท Taiwan Semiconductor Manufacturing Company เช่นเดียวกัน เซมิคอนดักเตอร์ยักษ์ใหญ่ที่ผลิตชิปสำหรับโปรเซสเซอร์ A-series และ M-series ของ Apple พร้อมด้วยอีกมากมาย คนอื่น.

“ชิปเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยเริ่มจากโรงหล่อโลหะ-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นมาตรฐานเสริม กระบวนการแบบเดียวกับที่ใช้กับชิปที่ใช้สำหรับคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ [และ] รถยนต์” กล่าว เชพเพิร์ด. “ เราใช้ TSMC สำหรับ fab ซึ่งเป็นโรงหล่อเซมิคอนดักเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก เมื่อเราได้ชิปกลับมาแล้ว [ไปที่ห้องปฏิบัติการ] เราต้องทำสองสิ่ง: เราต้องรวมทรานสดิวเซอร์เพียโซอิเล็กทริกเข้าด้วยกัน จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อกับอัลตราซาวนด์ และเราต้องตัดและทำให้ชิปบางลงจนเหลือขนาดที่เล็กมากตามที่ต้องการ ที่นี่."

ปัจจุบันเขากล่าวว่าชิปดังกล่าวสามารถใช้ตรวจจับอุณหภูมิได้ งานนี้เริ่มดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามครั้งใหญ่ในการมองหาวิธีติดตามการหายของบาดแผล แม้ว่าการใช้งานที่เป็นไปได้จะไปไกลกว่านั้นก็ตาม Shepard ตั้งข้อสังเกตว่า “มีสิ่งอื่นๆ อีกมากมายที่สามารถสัมผัสได้ที่นี่ และเรากำลังดำเนินการกับสิ่งเหล่านี้อย่างแข็งขัน สิ่งที่น่าสนใจที่สุดประการหนึ่งคือการจดจำตัวชี้วัดทางชีวภาพโดยเฉพาะ” ตัวชี้วัดทางชีวภาพบางส่วนที่พวกเขาสนใจที่จะรวบรวม ได้แก่ ความดันโลหิต กลูโคส และการหายใจ และอื่นๆ อีกมากมาย

ท้ายที่สุดแล้ว ชิปแบบฉีดเช่นนี้อาจมีบทบาทสำคัญในการวินิจฉัยและช่วยรักษาโรคเฉพาะทางในผู้ป่วยได้ เมื่อพวกเขาเข้าไปในร่างกายแล้ว ความทะเยอทะยานของทีมคือการอนุญาตให้ชิปสื่อสารข้อมูลจากร่างกายผ่านอัลตราซาวนด์ นั่นหมายความว่าชิปตัวใดตัวหนึ่งสามารถถูกฉีดเข้าไปในส่วนเฉพาะของผู้ป่วยได้ จากนั้นจึงสามารถให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงได้

สิ่งต่างๆ อาจจะเล็กลงอีก

สำหรับตอนนี้สิ่งนี้ยังคงอยู่ในระหว่างดำเนินการ ชิปยังไม่ได้ถูกฉีดเข้าไปในวัตถุของมนุษย์ และในปัจจุบันเป็นข้อพิสูจน์เพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวคิดว่าชิปมีขนาดเล็กเพียงใด เช่นเดียวกับความก้าวหน้าทางการแพทย์อื่นๆ สิ่งนี้จะต้องผ่านการทดลองทางคลินิกมากมายก่อนที่จะมีโอกาสวางจำหน่ายในตลาด

อย่าคิดว่าทีมมาถึงจุดต่ำสุดของสเปกตรัมขนาดในแง่ของขนาดชิปที่สามารถทำได้ Shepard กล่าวว่าแม้จะดูน่าตื่นตาราวกับเป็นการแสดงการย่อส่วนในทางปฏิบัติ ยังมีอะไรอีกมากมายที่ต้องทำ

“ใช่ เราทำได้” เขากล่าว โดยตอบคำถามที่ว่าชิปในอนาคตจะมีขนาดเล็กลงหรือไม่ "คอยติดตาม. ฉันไม่ต้องการที่จะพูดมากเกินไปเกี่ยวกับสิ่งอื่นที่เรากำลังดำเนินการอยู่ แต่เล็กกว่า - อันที่จริงแล้วเล็กกว่ามาก - นั้นอยู่ในผลงานอย่างแน่นอน”

บทความที่อธิบายงานนี้มีชื่อว่า "การประยุกต์ใช้อนุภาคที่สามารถฝังได้ขนาดต่ำกว่า 0.1 มม. สำหรับการตรวจจับอุณหภูมิแบบไร้สายแบบเรียลไทม์ใน vivo" เมื่อเร็ว ๆ นี้ ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances.

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• หลอดไฟนี้สามารถติดตามการนอนหลับของคุณและติดตามอัตราการเต้นของหัวใจจากระยะไกล
• เทคโนโลยีอุปกรณ์สวมใส่ของ IBM จะตรวจสอบสุขภาพของคุณโดยการตรวจสอบความแข็งแรงของมือของคุณ