Самый маленький однокристальный чип в мире можно ввести в организм с помощью обычной медицинской иглы

Продолжающаяся миниатюризация электроники открывает перед инженерами захватывающие возможности, особенно когда речь идет о приборах, которые можно внедрять в тело – например для контроля и улучшения своего здоровья.

Инженеры Колумбийского университета продемонстрировали самую маленькую однокристальную систему в мире, которую можно имплантировать человеку через обычную иглу для подкожных инъекций. Датчик можно использовать для измерения температуры внутри тела и ряда других полезных функций

Современная медицина располагает широким спектром чрезвычайно маленьких устройств: от имплантатов размером с божью коровку, которые отслеживают уровень кислорода в тканях тела, до крошечных датчиков «нервной пыли», мониторящих нервные сигналы в режиме реального времени. Имплант, разработанный Columbia Engineers, открывает новые горизонты в качестве самой маленькой однокристальной системы в мире, которая представляет собой полностью функциональную электронную схему с общим объемом менее 0,1 мм3.

Крошечный, как пылевой клещ, чип видим только под микроскопом. Его создание потребовало от ученых нестандартных подходов к задаче, особенно когда дело дошло до взаимодействия с более крупными системами и вопросов подзарядки.

Если другая небольшая электроника содержит радиочастотные модули для передачи и приема электромагнитных радиосигналов, то новый микрочип уже не может позволить себе работу с такими длинами волн. С другой стороны, длины ультразвуковых волн на данной частоте намного меньше, поскольку скорость звука намного меньше скорости света, с которой распространяются ЭМ-волны. Поэтому команда включила в конструкцию пьезоэлектрический преобразователь, который действует как «антенна» для беспроводного питания и связи через ультразвук.

Это, в сочетании со встроенным маломощным датчиком температуры, превращает и сам чип в датчик для измерения температуры в реальном времени. С его помощью можно отслеживать температуру тела, а также колебания температуры, вызванные терапевтическим применением ультразвука. Возможности имплантата были продемонстрированы на живых мышах, где он использовался для ультразвуковой нейростимуляции, и испытания прошли весьма успешно.

Ученые предполагают, что в будущем такие типы чипов можно будет имплантировать и в человеческое тело, а затем передавать по беспроводной сети информацию о различных показателях организма. В нынешней форме возможность передавать информацию ограничивается температурой тела, но другие потенциальные применения чипа включают измерение артериального давления, уровня глюкозы и дыхательных функций.