Розумні годинники та інші пристрої для носіння стають все кращими, коли мова заходить про моніторинг наших життєво важливих показників та інших біометричних даних. Але що, якби користувачі замість того, щоб одягати ремінець, могли стежити за своїм тілом процеси, вводячи бездротовий імплантований чіп для вимірювання їхнього здоров’я зсередини тіла? А що, якби згаданий чіп був неймовірно маленьким, розміром із пиловий кліщ і його було видно лише під мікроскопом?
Зміст
- Технологія відстеження здоров’я наступного покоління
- Речі можуть стати ще меншими
Ось що розробили інженери Школи інженерії та прикладних наук Колумбійського університету. Співпрацюючи з провідним світовим гігантом у виробництві мікросхем, вони створили ін’єкційний, повністю оснащений ультразвуком. функціонуюча система з одним чіпом, яка настільки крихітна, що одного дня зможе потрапити в організм людини за допомогою голки для підшкірних ін’єкцій. Опинившись там, вони вважають, що потім його можна буде використовувати для моніторингу в організмі, відкривши вік технології охорони здоров’я, які виходять далеко за рамки поточної функціональності, яку пропонують такі пристрої для відстеження стану здоров’я в
Apple Watch.
«Найбільше вражає розмір чіпа», Кеннет Шепард, професор біомедичної інженерії в Колумбійському університеті, розповів Digital Trends. «Справа не тільки в розмірі, але й у тому, що чіп — це вся електронна система. Зазвичай мікросхеми є частиною більших систем, які включають інші компоненти, щоб забезпечити їх функціонування».
Рекомендовані відео
Мобільний телефон, наприклад, складається з безлічі мікросхем, плат, упаковки, антен і акумулятора. Те саме стосується більшості імплантованої електроніки, будь то кардіостимулятори чи стимулятори спинного мозку. Незважаючи на те, що вони досить малі, щоб поміститися в людське тіло, вони, тим не менш, займають великий об’єм. Пристрій чіп-як-система (CaS), з іншого боку, вдається стиснути одну інтегральну схему в приголомшливо малий форм-фактор. Він не має проводів і може бути інтегрований з будь-якими додатковими перетворювачами (у цьому дослідженні п’єзоелектричні кристали).
Шепард сказав, що, на його думку, «пристрої CaS — це майбутнє імплантованих пристроїв для будь-яких застосувань».
Технологія відстеження здоров’я наступного покоління
Мікросхеми були створені за сприяння тієї ж компанії Taiwan Semiconductor Manufacturing Company напівпровідниковий гігант, який виробляє мікросхеми для процесорів серії A та M від Apple, а також багато інші.
«Ці мікросхеми створюються, починаючи зі стандартного комплементарного ливарного цеху метал-оксид-напівпровідник. процес, той самий, що використовується для чіпів, які використовуються для комп’ютерів, мобільних телефонів [і] автомобілів», – сказав Шепард. «Ми використовуємо компанію TSMC for fab, яка є найбільшим у світі ливарним виробництвом напівпровідників. Коли ми повернемо мікросхеми [до лабораторії], нам доведеться зробити дві речі: ми маємо інтегрувати п’єзоелектричні перетворювачі. необхідний для взаємодії з ультразвуком, і нам потрібно вирізати та тоншити сам чіп до дуже маленьких необхідних розмірів тут».
Зараз, за його словами, чіпи можна використовувати для вимірювання температури. Спочатку ця робота виконується як частина більших зусиль, спрямованих на пошук способів моніторингу загоєння ран, хоча потенційні застосування виходять далеко за рамки цього. Шепард зазначив, що «тут можна відчути багато інших речей, і ми над цим активно працюємо. Одним із найбільш інтригуючих є специфічне розпізнавання біомаркерів». Деякі з біомаркерів, які їм цікаво зібрати, включають кров’яний тиск, глюкозу та дихання.
Зрештою, ін’єкційні чіпи, такі як цей, можуть відігравати важливу роль у діагностиці та лікуванні конкретних захворювань у пацієнтів. Після того, як вони потрапили в організм, команда прагне дозволити чіпам передавати інформацію з тіла за допомогою ультразвуку. Це означає, що один із цих чіпів можна ввести в певну частину тіла пацієнта, а потім він зможе надавати дані про зміни в реальному часі.
Речі можуть стати ще меншими
Наразі це ще не завершено. Ці чіпи ще не були введені в організм людини, і наразі це більше доказ концепції того, наскільки маленький чіп можна зробити. Як і будь-який медичний прорив, для цього потрібно буде пройти низку клінічних випробувань, перш ніж з’явиться шанс на те, що він буде доступний на ринку.
Не думайте, що команда досягла нижньої межі спектру розмірів з точки зору того, наскільки малими можуть бути її мікросхеми. Яким би сліпучим це не було як демонстрація мініатюризації в дії, Шепард сказав, що ще багато чого потрібно зробити.
«Так, ми можемо», — сказав він, відповідаючи на запитання, чи можуть майбутні мікросхеми стати меншими. «Стежте з нами. Я не хочу говорити занадто багато про інші речі, над якими ми працюємо, але менші — насправді, набагато менші — безперечно знаходяться в роботі».
Нещодавно була опублікована стаття з описом роботи під назвою «Застосування імплантованого шматка розміром менше 0,1 мм3 для бездротового вимірювання температури in vivo в реальному часі». опубліковано в журналі Science Advances.
Рекомендації редакції
- Ця лампочка здалеку відстежує ваш сон і серцевий ритм
- Носимі технології від IBM відстежують ваше здоров’я, перевіряючи силу ваших рук
