微小的注射芯片使用超声波监测

广泛用于监测和地图生物信号，支持和增强生理功能，并治疗疾病，植入医疗设备正在改变医疗保健，提高数百万人的生活质量。研究人员越来越有兴趣设计用于体内和原位生理监测的无线，小型化的可植入装置。这些设备可用于监测生理条件，例如温度，血压，葡萄糖和呼吸都是诊断和治疗程序。

迄今为止，常规植入电子器件具有高度效率低效 - 它们通常需要多个芯片，包装，电线和外部换能器，并且通常需要电池来储能。电子元件的恒定趋势一直紧密地集成，通常在集成电路本身上移动越来越多的功能。

哥伦比亚工程的研究人员，他们已经建立了他们所说的是世界上最小的单片机系统，消耗量小于0.1 mm3。该系统仅作为灰尘螨，仅在显微镜下可见。为了实现这一目标，该团队使用超声波到两个电源并无线地与设备通信。

“我们希望看到我们有多远，我们可以推动我们可以制造的一个运作芯片的限制，”刘秀家电气工程教授和生物医学工程教授刘家族教授。“这是一个”芯片作为系统的新思想 - 这是一个单独的芯片，没有别的，是一个完整的功能电子系统。这应该是开发无线的，可以感知不同事物的无线植入医疗设备的革命性。用于临床应用，最终批准人类使用。“

该团队还包括Elisa Konofagou，Robert和Margaret Hariri教授的生物医学工程教授和放射学教授，以及斯蒂芬A. Lee，Ph.D.在Konofagou实验室的学生，他们协助动物研究。

设备的示意图。

资料来源：哥伦比亚工程

该设计由博士生陈石来完成，他是该研究的第一个作者。SHI的设计在其体积效率中是独一无二的，其功能量包含在给定量的体积中。对于设备不可能进行传统的RF通信链路，这小，因为电磁波的波长相对于装置的尺寸太大。因为波长超声在给定频率的情况下更小，因为声速非常小于光速，团队使用超声波到两个功率并无线地与设备通信。它们制作了“天线”，用于直接在芯片顶部的超声波通信和供电。

该芯片是整个可植入/可注射的模具，无需额外包装，在台湾半导体制造公司中制造，在哥伦比亚纳米倡议洁净室和纽约高级科学研究中心（ASRC）纳米制造中进行了额外的过程修改设施。

Shepard评论了，“这是”超过Moore“技术的一个很好的例子 - 我们将新材料推出到标准互补金属氧化物半导体上，以提供新功能。在这种情况下，我们将压电材料直接添加到集成电路上以传感器声学能量到电能。“

Konofagou补充道，“超声波正在继续在临床重要性中生长，因为新的工具和技术可用。这项工作继续这种趋势。”

该团队的目标是开发可以用皮下针注射到身体中的芯片，然后使用超声波从身体沟通，提供有关他们在本地测量的内容的信息。目前的设备测量体温，但是团队正在努力的更多可能性。

该研究发表于科学推进。