Новая однокристальная электронная схема настолько миниатюрна, что ее можно инъецировать медицинским шприцем — и получать данные о температуре тела по ультразвуковой беспроводной связи.
©Chen Shi, Columbia Engineering
Электронные имплантаты могут стать важным инструментом медицинского мониторинга и лечения. Поэтому разработчики стремятся сделать их не только «умными», но еще биосовместимыми и максимально компактными — такими, как устройство для синхронизации сердечного ритма размером с рисовое зернышко.
Однако новая разработка инженеров Колумбийского университета устанавливает новый рекорд в этой области. В статье, опубликованной в журнале Science Advances, они представили действующую «систему на кристалле», которую можно просто инъецировать в тело. В объеме менее 0,1 кубического миллиметра удалось разместить полноценную систему для измерения температуры и беспроводной передачи собранных данных.
Такие системы объединяют все необходимые компоненты в единой электронной схеме. Однако эта настолько крошечна, что антенна, которую можно разместить у нее «на борту», меньше, чем длина радиоволн. Поэтому для коммуникаций оно использует ультразвук, регистрируя и отправляя сигналы с помощью собственного пьезоэлемента. Кроме того, здесь размещен датчик температуры, информация с которого передается тем же путем.
Работоспособность всей системы удалось продемонстрировать на лабораторных мышах, причем животным внутримышечно вводили до семи таких «термометров». В других экспериментах устройство успешно использовали для точечной стимуляции нейронов по ультразвуковому сигналу. В будущем авторы исследования надеются создать такие же для регистрации кровяного давления, содержания глюкозы и насыщенности кислородом.
