《通过超声波,使用微型无线植入式芯片进行身体监测》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2021-06-07
  • 哥伦比亚大学工程与应用科学学院宣称开发了最小的单芯片系统,且功能完整。植入式芯片只能在显微镜下看到,这为芯片开发指明了方向,这种芯片可以用皮下注射针注射到体内,以监测身体状况。

    植入式医疗设备广泛用于监测生物信号、增强生理功能以及治疗各种疾病,正在提升医疗保健技术,并提高数百万人的生活质量。研究人员对设计无线、小型可植入性医疗设备有很大兴趣,以用于体内原位生理监测。这些设备可用于监测生理状况,例如温度、血压、葡萄糖和呼吸。

    传统的植入式电子设备的体积效率非常低,因为需要多个芯片、封装、电线和外部传感器,还需要电池来存储能量。现代电子学发展趋势是电子元件的更紧密集成,将越来越多的功能转移到集成电路上。

    研究人员表示,他们建造了世界上最小的单芯片系统,总体积不到 0.1 平方毫米。该系统像尘螨一样小,只能在显微镜下才能看到,并使用超声波为设备供电并与设备进行无线通信,该研究于 5 月 7 日在线发表在《科学进展》上。

    对于这么小的设备,传统的 RF 通信链路是不可能的,因为电磁波的波长相对于设备的尺寸来说太大了。超声波的波长在给定频率下要小得多,且声速远低于光速,因此该团队使用超声波为设备供电和进行无线通信。

    这种芯片是整个可植入/可注射的微粒,没有额外的封装,是在台湾半导体制造公司制造的,并在哥伦比和美国进行了额外的工艺修改。

    该团队的目标是开发可以通过皮下注射,注射到身体内的芯片,然后使用超声波进行信息交流,提供有关部位所需的信息。目前该设备可以测量体温,团队正在加快研究,以实现更多的能性。随着新工具和技术的出现,超声在临床上的重要性不断增加,这项工作证明了这一趋势。

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