A Columbia Engineers desenvolve o menor sistema de chip único com um circuito eletrônico totalmente funcional.
Este chip implantável que só é visto ao microscópio mostra um futuro caracterizado por chips que podem ser injetados no corpo com uma agulha hipodérmica para monitorar condições médicas.
Dispositivos médicos implantáveis, revolução interna
Eles já são usados extensivamente para monitorar e mapear sinais biológicos. Ou para apoiar e melhorar as funções fisiológicas. Até para curar doenças.
Os dispositivos médicos implantáveis estão transformando a saúde e melhorando a qualidade de vida de milhões de pessoas.
No entanto, os pesquisadores estão focados em dispositivos que podem transmitir dados in vivo e in situ em tempo real. Ter temperatura, pressão arterial, glicose e respiração sob controle 24 horas por dia, como em um painel, revolucionaria os procedimentos diagnósticos e terapêuticos.
Uma pegada para se livrar
Até o momento, a eletrônica implantada convencional é altamente ineficiente em termos de volume - exigindo mais chips, embalagens, cabos e transdutores externos. Mais importante ainda, as baterias são frequentemente necessárias para o armazenamento de energia.
Uma tendência constante na eletrônica tem sido a integração mais estreita dos componentes eletrônicos, muitas vezes deslocando cada vez mais funções para o próprio circuito integrado.
Os pesquisadores da Columbia Engineering construíram o que dizem ser o menor sistema de chip único do mundo. Ocupa um volume total inferior a 0,1 mm3.
Um chip tão pequeno quanto um ácaro e visível apenas ao microscópio.
Para conseguir isso, a equipe usou ultrassom para alimentar e se comunicar com o dispositivo sem fio.
O estudo foi publicado online em Science Advances.
"Queríamos ver até onde poderíamos ir além dos limites de quão pequeno poderíamos fazer um chip funcional", diz o líder do estúdio. Ken Shepard, professor de engenharia elétrica e biomédica.
Uma nova ideia de chip como sistema
Nada mais é necessário: o chip sozinho é um sistema eletrônico totalmente funcional.
Pode ser uma abordagem revolucionária para o desenvolvimento de dispositivos médicos implantáveis miniaturizados sem fio que podem detectar coisas diferentes, ser usados em aplicações clínicas e possivelmente até para uso humano.
O projeto foi realizado pelo doutorando Chen Shi, primeiro autor do estudo.
O design de Shi é único em sua eficiência volumétrica. Os links de comunicação de RF tradicionais não são possíveis para um dispositivo tão pequeno, porque o comprimento de onda da onda eletromagnética é muito grande para o tamanho do dispositivo.
Como os comprimentos de onda do ultrassom são muito menores em uma determinada frequência (a velocidade do som é muito menor que a velocidade da luz), a equipe usou o ultrassom para alimentar e se comunicar com o dispositivo sem fio.
A equipe fabricou assim a 'antena' para comunicação e alimentação de ultrassom diretamente no topo do chip.
Chip "invisível" para injetar
O chip, implantável/injetável como está, foi fabricado na Taiwan Semiconductor Manufacturing Company.
O ultrassom continua a crescer em importância clínica à medida que novas ferramentas e técnicas se tornam disponíveis. Este trabalho continua esta tendência.
O objetivo da equipe é desenvolver chips que possam ser injetados no corpo com uma agulha hipodérmica e depois se comunicarem externamente por meio de ultrassom, fornecendo informações sobre algo que eles medem localmente.
