A világ legkisebb, egy chipből álló rendszere beültethető a szervezetbe

Az elektronika folyamatos miniatürizálása izgalmas lehetőségeket nyit meg, amikor arról van szó, hogy mit helyezhetünk a testünkbe egészségünk megfigyelése és javítása érdekében. A Columbia Egyetem mérnökei ennek a technológiának egy extrém változatát mutatták be. Kifejlesztették a valaha létrehozott legkisebb egychipes rendszert, amelyet egy injekciós tűvel beültetve a testben a hőmérséklet mérésére, és talán még sok minden másra is képes lenne.

A katicabogár méretű implantátumoktól kezdve, amelyek a testszövetek mélyén lévő oxigénszintet követik nyomon, az olyan apró érzékelőkig, amelyek valós időben figyelik a neurológiai jeleket, a tudósok nagy lépéseket tesznek az apró elektronikus eszközök fejlesztésében. A Columbia mérnökei által létrehozott implantátum a világ legkisebb egychipes rendszereként új utat nyit, amely egy teljesen működőképes elektronikus áramkör, kevesebb mint 0,1 mm3 térfogatba zsúfolva.

Akkora a mérete, mint egy poratkának, és csak mikroszkóp alatt látható. Az apró chip elkészítéséhez nem mindennapi gondolkodásra volt szükség, különösen a kommunikáció és az energiaellátás módját illetően. A csapat végül egy piezoelektromos átalakítót épített be, amely „antennaként” működik az ultrahangon keresztül történő vezeték nélküli áramellátáshoz és kommunikációhoz.

Ez egy beépített, kis teljesítményű hőmérséklet-érzékelővel kombinálva a chipet valós idejű hőmérséklet-érzékelő szondává alakítja, lehetővé téve a testhőmérséklet és az ultrahang terápiás alkalmazása által vezérelt hőmérséklet-ingadozások megfigyelését. Az implantátum képességeit élő egereken mutatták be, ahol ultrahangos neurostimulációra használták, és egyszerre legfeljebb hét darabot ültettek be az egerekbe izomba adott injekcióval.

A tudósok arra készülnek az ilyen típusú chipeket az emberi testbe ültetik be, amelyek vezeték nélkül, ultrahangon keresztül közlik az információkat arról, hogy mit mérnek. Jelenlegi formájában ez a testhőmérséklet mérésére korlátozódik, de más lehetőségek között szerepel a vérnyomás, a glükózszint és a légzésfunkció is.

„Azt akartuk látni, hogy meddig tudjuk feszegetni a határait annak, hogy milyen kicsi, működő chipet tudunk készíteni” – mondja a tanulmány vezetője, Ken Shepard. „Ez a ‘chip mint rendszer’ új elképzelése, ez egy olyan chip, amely önmagában, semmi mással nem kiegészülve egy teljes, működő elektronikus rendszer. Ez a parány forradalmi lehet a vezeték nélküli, miniatürizált, beültethető orvosi eszközök kifejlesztésében, amelyek különböző dolgokat érzékelhetnek, klinikai alkalmazásokban használhatók, és végül emberi használatra is engedélyezik” – tette hozzá a kutató.