A legkisebb beinjektálható chip egy új kibernetikus orvostudomány, vagy valami másnak a kezdetét jelenti?

Az alig észrevehetően kicsi elektronika új utakat nyithat az orvostechnika számára, hogy fejlett felügyeleti és kezelési eszközöket helyezze...

Az alig észrevehetően kicsi elektronika új utakat nyithat az orvostechnika számára, hogy fejlett felügyeleti és kezelési eszközöket helyezzenek a testünkbe. A Columbia Egyetem mérnökei ennek egy új és forradalmi változatát mutatták be, megalkotva a világ valaha kifejlesztett legkisebb egy chipes rendszerét, áll a Science Advances folyóiratban megjelent friss tanulmányban.

Az apró új chipet injekciós tűn keresztül lehet beültetni a belső testhőmérséklet és több más dolog mérésére.

A Columbia mérnökei által létrehozott implantátum minden eddigi rekordot megdöntött kis méretével, és új utat nyit teljesen funkcionális elektronikus áramkörként, amelynek teljes térfogata kisebb, mint 0,1 köbmilliméter. (1)

Más szóval, akkora, mint egy poratka, nem is beszélve arról, hogy sokkal kompaktabb, mint a világ legkisebb számítógépe, amely egy kocka alakú eszköz, melynek mindegyik oldala pontosan 0,3 mm. A kisebb, új chip csak mikroszkóppal látható.

Jellemzően a kis elektronikai eszközök rádiófrekvenciás (RF) modulokat tartalmaznak, amelyek képesek elektromágneses jelek továbbítására és fogadására, ám ez a módszer túl nagy hullámhosszakat generál ahhoz, hogy olyan kicsi készülékekből származzanak, mint ez az új eszköz.

Alternatív megoldásként az ultrahang hullámhosszok sokkal kisebbek a meghatározott frekvenciákon, mert a hangsebesség sokkal lassabb, mint a fénysebesség, amelynél az összes elektromágneses hullám mozog. Következésképpen a Columbia mérnökcsoportja egy piezoelektromos átalakítót integrált a chipbe, amely "antennaként" képes működni a vezeték nélküli kommunikációhoz és az áramellátáshoz ultrahanghullámok segítségével.

Amikor egy kis teljesítményű hőmérséklet érzékelővel van összekapcsolva, hogy a chip valós idejű hőmérséklet szondává alakuljon át, az eszköz képes a testhőmérséklet monitorozására, valamint az ultrahang terápiás alkalmazásához kapcsolódó kis hőmérséklet változások megfigyelésére. Az implantátum koncepciót élő egereken próbálták ki, amelyeknél ultrahang neurostimulációt alkalmaztak. Ennek során hét egérnek is beültették a chipet egyszerre intramuszkuláris injekcióval fecskendőn keresztül.

Ilyen apró chipeket az emberi testbe is be lehet juttatni, majd ultrahang segítségével vezeték nélkül továbbítani a mért információkat és adatokat. A készülék jelenlegi állapotában csak a testhőmérsékletet tudja mérni, de végül figyelemmel kísérheti a légzésfunkciókat, a glükózszintet és a vérnyomást is.

"Azt szerettük volna megtudni, hogy milyen messzire léphetünk túl annak határain, hogy milyen kicsi egy működő chip," - mondta Ken Shepard, a Columbia tanulmányának vezetője. "Ez a chip mint rendszer egy új ötlet - ez egy chip, amely önmagában egy teljesen működő elektronikus rendszer." (2)

"Ez egy forradalmian új technológia lehet olyan vezeték nélküli, miniatürizált beültethető orvostechnikai eszközök kifejlesztésében, amelyek különböző dolgokat érzékelnek, felhasználhatók klinikai alkalmazásokban, és végül emberi felhasználásra is jóváhagyhatók," - tette hozzá Shepard.

A koronavírus utáni világban elérkezhet a hőmérséklet monitorozására képes jóindulatú eszközök tömeges injekcióval történő beadása. Egy napon talán valami hasonló eszköz adhat információkat korai figyelmeztető rendszerként a politikai és orvosi tisztviselők számára. És bár ez az apró számítógépes chip a fejlesztésnek még mindig csak a korai szakaszában van, sokkal többre számíthatunk, ahogy az orvostechnika kezd belépni a kibernetika világába. (3)

(1) - https://advances.sciencemag.org/content/
(2) - https://www.engineering.columbia.edu/p
(3) - https://interestingengineering.com/small