一粒鹽大小的無線晶片可能很快就會讓心臟起搏器等設備被淘汰

只有透過顯微鏡才能看到,鹽粒大小的可注射晶片可以改變我們植入人體的電子設備,以維持他們的生命。

哥倫比亞大學工程與應用科學學院的科研人員相信,他們已經開發了世界上最小的單晶片系統,體積僅為 0.1 立方毫米,與塵蟎大致相當。

植入式裝置早已證明了其在治療疾病、改善器官和身體部位的功能以及監測長期狀況方面的價值。

一些最廣泛使用的設備 - 例如起搏器和人工耳蝸 - 極大地改善了人們的生活品質並挽救了無數患者的生命。

但在大多數情況下,它們都很笨重,需要多個電路、電線和電池組。它們還需要手術才能將它們放入體內。

但這種晶片是否意味著像這樣的大型植入設備將成為過去?

突破極限

生產無線微型設備越來越成為像哥倫比亞大學這樣的團隊的焦點。

「我們對被稱為『晶片即係統』(CaS)設備的可植入設備非常感興趣,本研究中開發的晶片就是其中一個例子,」該研究的負責人、生物醫學工程教授肯·謝潑德(Ken Shepard)告訴歐洲新聞台。

「這些是植入式設備,其中整個植入式設備是一個集成電路。這裡的衡量標準是體積效率——可以壓縮到給定量的位移體積中的功能量。

「我們想看看我們可以將我們製造的功能晶片的極限推到什麼程度」。

為了實現這一目標,團隊依靠超音波來尋找晶片並與晶片進行無線通信,以便將有關其註射到的身體區域的資訊轉發回。

最終,人們相信像本研究中生產的設備最初可以用於監測溫度、血壓、血糖水平和呼吸。

“CaS 設備是未來”

「我們對這些設備的發展重點實際上是傷口癒合,賦予它們許多不同的感測功能,可以透過超音波影像報告,」謝潑德告訴歐洲新聞。

除了增加較小設備的功能外,該團隊的目標是開發一種可以使用皮下注射針將其註射到體內而不需要透過手術進行管理的晶片。

雖然該晶片目前只能測量體溫,但該團隊認為這項研究是未來植入式 CaS 設備進步的墊腳石。

「CaS 設備有三個主要特徵,」Shepard 說。

「它們必須具有無線供電和數據(沒有電線或電池);它們必須整合可能需要的任何額外感測器(對於本研究中的設備,這些是壓電晶體);並且晶片本身必須被塑造成一個可植入的形狀因數(在本研究中,這是超小型注射劑,但根據應用其他形狀因數也是可能的),」他補充道。

「在我看來,CaS 設備是各種應用的植入式設備的未來」。