Columbia Engineers desarrolla el sistema de chip único más pequeño con un circuito electrónico en pleno funcionamiento.
Este chip implantable que solo se ve bajo un microscopio muestra un futuro caracterizado por chips que se pueden inyectar en el cuerpo con una aguja hipodérmica para monitorear las condiciones médicas.
Dispositivos médicos implantables, revolución interior
Ya se utilizan ampliamente para monitorear y mapear señales biológicas. O para apoyar y mejorar las funciones fisiológicas. Incluso para curar enfermedades.
Los dispositivos médicos implantables están transformando la atención médica y mejorando la calidad de vida de millones de personas.
Sin embargo, los investigadores se centran en dispositivos que pueden transmitir datos in vivo e in situ en tiempo real. Tener la temperatura, la presión arterial, la glucosa y la respiración bajo control las 24 horas del día como en un tablero de instrumentos revolucionaría tanto los procedimientos diagnósticos como los terapéuticos.
Una huella de la que deshacerse
Hasta la fecha, los dispositivos electrónicos implantados convencionales son muy ineficientes en cuanto a volumen y requieren más chips, empaques, cables y transductores externos. Lo más importante es que a menudo se necesitan baterías para el almacenamiento de energía.
Una tendencia constante en la electrónica ha sido la integración más estrecha de los componentes electrónicos, a menudo cambiando cada vez más funciones al circuito integrado en sí.
Los investigadores de Columbia Engineering han construido lo que dicen que es el sistema de un solo chip más pequeño del mundo. Ocupa un volumen total de menos de 0,1 mm3.
Un chip tan pequeño como un ácaro del polvo y visible solo bajo un microscopio.
Para lograr esto, el equipo utilizó ultrasonidos para alimentar y comunicarse con el dispositivo de forma inalámbrica.
El estudio fue publicado en línea. en Science Advances.
“Queríamos ver hasta dónde podíamos traspasar los límites de lo pequeño que podíamos hacer un chip funcional”, dice el líder del estudio. Ken Shepard, profesor de ingeniería eléctrica y biomédica.
Una nueva idea del chip como sistema
No se necesita nada más: el chip por sí solo es un sistema electrónico completamente funcional.
Podría ser un enfoque revolucionario para desarrollar dispositivos médicos implantables miniaturizados inalámbricos que puedan detectar diferentes cosas, usarse en aplicaciones clínicas y posiblemente incluso para uso humano.
El proyecto fue realizado por el estudiante de doctorado Chen Shi, quien es el primer autor del estudio.
El diseño de Shi es único en su eficiencia volumétrica. Los enlaces de comunicación de RF tradicionales no son posibles para un dispositivo tan pequeño, porque la longitud de onda de la onda electromagnética es demasiado grande para el tamaño del dispositivo.
Debido a que las longitudes de onda de los ultrasonidos son mucho más pequeñas a una frecuencia determinada (la velocidad del sonido es mucho menor que la velocidad de la luz), el equipo utilizó ultrasonidos para alimentar y comunicarse con el dispositivo de forma inalámbrica.
De este modo, el equipo fabricó la 'antena' para la comunicación y el suministro de energía de ultrasonidos directamente en la parte superior del chip.
Chip "invisible" para inyectar
El chip, implantable / inyectable como está, fue fabricado en Taiwan Semiconductor Manufacturing Company.
La ecografía sigue adquiriendo importancia clínica a medida que se dispone de nuevas herramientas y técnicas. Este trabajo continúa esta tendencia.
El objetivo del equipo es desarrollar chips que puedan inyectarse en el cuerpo con una aguja hipodérmica y luego comunicarse externamente a través de ultrasonido, proporcionando información sobre algo que miden localmente.
