【全球最小單晶片系統】跟塵蟎一樣大,能透過針頭「注射」到人體內!

哥倫比亞工程學院打造可注射到人體的晶片。圖片來源:Science Advances

每個人都有打針的經驗,那如果打入體內的不是藥劑跟疫苗,而是「晶片」呢?近日,哥倫比亞工程學院(Columbia Engineering)研究不到 0.1 毫米大小的單晶片,能透過針頭注射到體內,監測體溫等生理資訊。研究團隊將論文發表在《Science Advances》上。

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該晶片採用超聲波通訊,因此能縮小體積

研究人員表示,這是全球最小的單晶片系統。該晶片尺寸不到 0.1 毫米,與塵蟎一樣大,在顯微鏡下才看得到。研究負責人 Ken Shepard 表示,這是「晶片即系統」(chip as system)的概念,它是一個單獨的晶片,也是一個功能完整的電子系統,對開發無線、小型化植入醫療設備來說是革命性技術,最終將被批准用於臨床。

設計該晶片的,是名為 Chen Shi 的博士生,他也是論文的第一作者。不同於傳統的通訊設備,這款晶片採用「超聲波」通訊,並藉由超聲波取得能源,並轉化成電力。研究團隊表示,傳統通訊設備多用電磁波通訊,但相對於該晶片的尺寸,電磁波的波長太大。由於聲速比光速小的多,因此在相同頻率的狀況下,聲音的波長也比電磁波小,代表天線可以比較小,得以融入該晶片,實現微型化的目標。

晶片結構。圖片來源:Columbia Engineering

該晶片體現電子技術趨勢:元件整合至單一晶片

研究團隊委託台積電製造晶片,並在哥倫比亞奈米計畫的潔淨室與紐約市立大學先進科學研究中心(ASRC)的奈米製造單位進行額外的修改。

目前植入式醫療設備已廣泛用於臨床,監測病患體溫、血壓、葡萄糖等生理資訊,或是提供維生協助,然而傳統設備的體積效率很低,需要多個晶片、電線與外部感測器,而且需要電池供電。電子技術的趨勢,將電子元件整合,將愈來愈多功能整合到電路本身。而哥倫比亞工程學院開發的晶片,就是這項趨勢的體現。研究團隊的目標,是將晶片注射入人體,讓它透過超聲波回傳生理資訊。目前的晶片已能量測體溫,但研究團隊還在開發其他的功能,若成功,對患者來說是個福音。

參考資料

Science Advances》、《Columbia Engineering

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Science Advances

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