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医讯前沿
用注射方式嵌入盐粒大小芯片,可用超声波实现供电和无线通信
上传时间:2021-08-26
由美国哥伦比亚大学和荷兰德尔夫特理工学院的研究团队开发的“Application of a sub-0.1-mm3implantable mote for in vivo real-time wireless temperature sensing”是一款超小型的温度传感器搭载单芯片,通过超声波进行供电和无线通信。以总体积为0.1立方mm以下的与盐粒和螨虫相匹敌的尺寸,用注射针移植到体内,以监测生物信号为目标。

监测体温、血压、葡萄糖和呼吸等生理状况的植入医疗器械正在提高数以百万计的人的生活质量。

到目前为止,嵌入式医疗设备通常需要多个芯片、封装、导线和外部换能器,并且还需要大量的电池。

研究团队开发的单芯片系统总体积0.065立方mm。大小可以与食盐颗粒和螨虫匹敌,小到不用显微镜就看不见。为了实现该尺寸,利用超声波可对设备进行供电和无线通信。

在传统的RF通信中,由于电磁波的波长太大,所以在这样的小装置中不能进行通信。超声波可以进行供电和无线通信。

该器件具有低功耗定制温度传感器芯片,并在其上安装微尺度压电振动器。因此,可以使用超声波能量和反向散射来执行电力供应和数据传输。

实验中植入小鼠脑和后肢两处,评价温度检测性能。还进行了局部测量对坐骨神经产生刺激的小鼠脚的温度上升的实验。植入大脑和后肢,切开头部和腿部插入。在1-nW以下的消耗电力下,显示了50-mK以下的温度分辨率和精度。

还进行了用皮下注射针植入芯片的实验。瞄准位于小鼠股骨正下方的坐骨神经,与生理盐水一起注射,稍后切开确认,确认位于坐骨神经的旁边。

 

据悉,未来,用皮下注射针注入人体内的芯片将使用超声波与体外通信,使其能够获取局部测量的生物信息。

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