近日，哥倫比亞大學(xué)的一支工程師團(tuán)隊(duì)，展示了其開發(fā)了有史以來最小的可植入單芯片系統(tǒng)，總體積小于0.1 mm³ ，能夠在注射植入皮下之后實(shí)現(xiàn)測(cè)量體內(nèi)溫度等功能。

可植入人體的單芯片系統(tǒng)及功能模塊介紹

正如顯微鏡下拍攝的圖片，這款單芯片系統(tǒng)小到能夠通過針管來實(shí)現(xiàn)人體植入。放大后的單芯片系統(tǒng)呈現(xiàn)出方形的外觀，兩側(cè)邊長(zhǎng)約為0.3毫米。想要造出如此精細(xì)的可植入單芯片系統(tǒng)，尤其需要在通信和供電方式上花費(fèi)一些心思。

 

 

 

在體外觀測(cè)到的雞體組織植入芯片及測(cè)試情況

 

雖然市面上已有不少小型電子設(shè)備集成了具有無線電信號(hào)收發(fā)功能的射頻（RF）模塊，但其電磁波波長(zhǎng)可能難以與如此小的設(shè)備配合使用。不過在特定的情況下，我們還是可以利用波長(zhǎng)更小的超聲波方案。由于聲速遠(yuǎn)小于電磁波傳播的光速級(jí)別，研究團(tuán)隊(duì)還集成了一個(gè)壓電MEMS換能器，以將之當(dāng)做超聲波無線供電和通信的核心器件。

 

在小鼠大腦與后肢植入這款單芯片系統(tǒng)，進(jìn)行體溫測(cè)量

 

結(jié)合低功耗溫度傳感器，研究團(tuán)隊(duì)已能夠?qū)⑦@款可植入單芯片系統(tǒng)當(dāng)做感測(cè)實(shí)時(shí)溫度的探針。展望未來，還可期待它能發(fā)揮血壓、血糖、血氧監(jiān)測(cè)等更豐富的臨床功能。此前，該研究團(tuán)隊(duì)已在超聲神經(jīng)刺激的活小鼠中證明了可植入單芯片系統(tǒng)的功能。甚至通過肌肉注射的方式，一次將七個(gè)可植入單芯片系統(tǒng)送入小鼠體內(nèi)。

 

在FUS刺激期間的小鼠坐骨神經(jīng)溫度監(jiān)測(cè)

 

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）期刊上。