工程师展示世界上最小的单芯片植入物 可用于无线监测体温

2021年05月12日 19:03 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

电子产品的不断小型化,已经开辟了健身追踪和改善健康的更多可能。而来自哥伦比亚大学的一支工程师团队,刚刚展示了该技术的一个极端版本。其开发了有史以来最小的单芯片系统,并且能够在注射植入皮下之后实现测量体内温度等功能。

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(图自:Chen Shi / Columbia Engineering)

此前,研究人员已经展示过瓢虫大小、能够追踪组织中氧气含量的植入物,以及精细到能够实时监测神经信号的 Neural Dust 传感器。

不过哥伦比亚大学工程学院的这支工程师团队,刚刚介绍了世界上最小的单芯片植入物系统。尽管有着完备的功能,但它的总体积却小于 0.1 mm³ 。

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研究配图 - 1:模块功能介绍

如显微镜下拍摄的图片所示,其微小到能够通过针管来轻松植入。放大后的单芯片呈现了方形的外观,两侧边长在 0.3 毫米(0.01 英寸)左右。

想要造出如此精细的单芯片系统,尤其需要在通信和供电方式上花费一些心思。

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研究配图 - 2:在体外观测到的鸡体组织植入物

虽然市面上已有不少小型电子设备配备了具有无线电信号收发功能的射频(RF)模块,但其波长可能难以与如此小的设备配合使用。不过在特定的情况下,我们还是可以利用波长更小的超声波方案。

由于音速远小于电磁波传播的光速级别,研究团队还集成了一个压电换能器,以将之当做超声波无线供电和通信的“换能器”。

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研究配图 - 3:在小鼠大脑与后肢植入微型体温测量芯片

结合板载的低功耗温度传感器,研究团队已能够将微型芯片当做感测实时温度的探针。展望未来,还可期待它能发挥血压、血糖、血氧监测等更丰富的临床功能。

此前,研究团队已在超声神经刺激的活小鼠中证明了植入物的功能。甚至通过肌肉注射的方式,一次将七个植入物送入了小鼠体内。

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研究配图 - 4:在 FUS 刺激期间的坐骨神经温度监测

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《科学进展》(Science Advances)期刊上。

原标题为《Application of a sub–0.1-mm3 implantable mote for in vivo real-time wireless temperature sensing》。

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