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 a transformar os cuidados de saúde e a melhorar 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: requer mais chips, embalagens, cabos e transdutores externos. Mais importante ainda, as baterias são frequentemente necessárias para armazenamento de energia.
Uma tendência constante na eletrônica tem sido a integração mais estreita dos componentes eletrônicos, muitas vezes transferindo 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 ultrapassar os limites de quão pequeno poderíamos fabricar um chip funcional”, diz o líder do estudo 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.
Poderia 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 mesmo 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 RF tradicionais não são possíveis para um dispositivo tão pequeno, porque o comprimento de onda da onda eletromagnética é muito grande comparado ao tamanho do dispositivo.
Como os comprimentos de onda do ultrassom são muito menores em uma determinada frequência (a velocidade do som é muito mais lenta 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” a ser injetado
O chip, implantável/injetável como é, 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 comunicados externamente por ultrassom, fornecendo informações sobre algo que medem localmente.
