世界最小的可植入单芯片系统,实现无线体温监测等功能

近日,哥伦比亚大学的一支工程师团队,展示了其开发了有史以来最小的可植入单芯片系统,总体积小于0.1 mm³ ,能够在注射植入皮下之后实现测量体内温度等功能。

可植入人体的单芯片系统及功能模块介绍

正如显微镜下拍摄的图片,这款单芯片系统小到能够通过针管来实现人体植入。放大后的单芯片系统呈现出方形的外观,两侧边长约为0.3毫米。想要造出如此精细的可植入单芯片系统,尤其需要在通信和供电方式上花费一些心思。

在体外观测到的鸡体组织植入芯片及测试情况

虽然市面上已有不少小型电子设备集成了具有无线电信号收发功能的射频(RF)模块,但其电磁波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。由于声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MEMS换能器,以将之当做超声波无线供电和通信的核心器件。

在小鼠大脑与后肢植入这款单芯片系统,进行体温测量

结合低功耗温度传感器,研究团队已能够将这款可植入单芯片系统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,该研究团队已在超声神经刺激的活小鼠中证明了可植入单芯片系统的功能。甚至通过肌肉注射的方式,一次将七个可植入单芯片系统送入小鼠体内。

在FUS刺激期间的小鼠坐骨神经温度监测

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

 

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