當前位置:
首頁 > 熱門 > 世界上最小的單晶元系統,可以用針頭注射到人體內

世界上最小的單晶元系統,可以用針頭注射到人體內

隨著電子產品的不斷小型化,為我們提供了許多監測和改善健康狀況的新手段和新方法,甚至拓展出一些非常令人興奮的可能性。近日,來自哥倫比亞大學(Columbia University)的工程師們展示了這項技術的一個極端版本,他們開發了有史以來最小的單晶元系統,該系統可以用注射針植入皮下以測量體內溫度,甚至還可以拓展更多用途。

上圖:世界上最小的單晶元系統,位於皮下針頭的頂端。

當前,從瓢蟲大小的植入物(追蹤人體深層組織中的氧氣水平)到微型「神經塵埃」感測器(實時監測神經信號),科學家們在微型電子設備的功能方面邁出了很大的一步。這次,由哥倫比亞大學工程師開發的植入物是世界上最小的單晶元系統,它是一個總體積不到0.1立方毫米的全功能電子電路,具有新的突破。

這使得它像塵蟎一樣小,比世界上最小的計算機要小得多。這是一台每邊0.3毫米(0.01英寸)的立方體設備。這種微型晶元只有在顯微鏡下才能看到,需要一些創新思維才能製造出來,尤其是在它的通信和供電方式方面。

一般來說,小型電子設備可能採用射頻(RF)模塊來發送和接收電磁無線電信號,但這些波長太大了,不能用於如此小的設備。另一方面,在給定的頻率下,超聲波的波長要小得多,因為聲波的速度遠遠低於電磁波傳播的光速。因此,該團隊安裝了一個壓電換能器,作為無線供電和通過超聲波進行通信的「天線」。

這與機載低功率溫度感測器相結合,將晶元轉化為實時溫度感測的探針,使其能夠監測體溫以及由超聲波治療應用驅動的溫度波動。這種植入物的能力在實驗活體老鼠身上得到了證明,在那裡它被用於超聲波神經刺激,通過注射器肌肉注射,一次最多可以將七個植入物植入實驗老鼠體內。

最終,科學家們設想將這種晶元植入人體,然後通過超聲波將測量到的信息無線傳輸出來。以目前的形式,這僅限於體溫,但未來可能還會包括血壓,血糖水平和呼吸功能等信息。

領導該項研究的科學家表示:「我們想看看,我們能把晶元的功能縮小到什麼程度。這是『晶元即系統』的新概念 ——?這是一種單獨的晶元,不需要其他任何東西,就是一個完整的電子系統。這對於開發無線微型植入式醫療設備來說應該是革命性的,這種設備可以感知不同的東西,用於臨床應用,並最終被批准用於人類。」

這項研究發表在《科學進展》雜誌上。

如果朋友們喜歡,敬請關注「知新了了」!

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!


請您繼續閱讀更多來自 知新了了 的精彩文章:

全球變暖正在「從根本上」改變我們世界海洋的結構
20多年來全球融化的冰足以堆成三個10公里見方的巨型冰塊