隨著電子產(chǎn)品的不斷小型化，為我們提供了許多監(jiān)測(cè)和改善健康狀況的新手段和新方法，甚至拓展出一些非常令人興奮的可能性。近日，來(lái)自哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）的工程師們展示了這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)極端版本，他們開(kāi)發(fā)了有史以來(lái)最小的單芯片系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用注射針植入皮下以測(cè)量體內(nèi)溫度，甚至還可以拓展更多用途。

上圖：世界上最小的單芯片系統(tǒng)，位于皮下針頭的頂端。

　　當(dāng)前，從瓢蟲(chóng)大小的植入物（追蹤人體深層組織中的氧氣水平）到微型“神經(jīng)塵埃”傳感器（實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)神經(jīng)信號(hào)），科學(xué)家們?cè)谖⑿碗娮釉O(shè)備的功能方面邁出了很大的一步。這次，由哥倫比亞大學(xué)工程師開(kāi)發(fā)的植入物是世界上最小的單芯片系統(tǒng)，它是一個(gè)總體積不到0.1立方毫米的全功能電子電路，具有新的突破。

　　這使得它像塵螨一樣小，比世界上最小的計(jì)算機(jī)要小得多。這是一臺(tái)每邊0.3毫米（0.01英寸）的立方體設(shè)備。這種微型芯片只有在顯微鏡下才能看到，需要一些創(chuàng)新思維才能制造出來(lái)，尤其是在它的通信和供電方式方面。

　　一般來(lái)說(shuō)，小型電子設(shè)備可能采用射頻（RF）模塊來(lái)發(fā)送和接收電磁無(wú)線電信號(hào)，但這些波長(zhǎng)太大了，不能用于如此小的設(shè)備。另一方面，在給定的頻率下，超聲波的波長(zhǎng)要小得多，因?yàn)槁暡ǖ乃俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)低于電磁波傳播的光速。因此，該團(tuán)隊(duì)安裝了一個(gè)壓電換能器，作為無(wú)線供電和通過(guò)超聲波進(jìn)行通信的“天線”。

　　這與機(jī)載低功率溫度傳感器相結(jié)合，將芯片轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)溫度傳感的探針，使其能夠監(jiān)測(cè)體溫以及由超聲波治療應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的溫度波動(dòng)。這種植入物的能力在實(shí)驗(yàn)活體老鼠身上得到了證明，在那里它被用于超聲波神經(jīng)刺激，通過(guò)注射器肌肉注射，一次最多可以將七個(gè)植入物植入實(shí)驗(yàn)老鼠體內(nèi)。

　　最終，科學(xué)家們?cè)O(shè)想將這種芯片植入人體，然后通過(guò)超聲波將測(cè)量到的信息無(wú)線傳輸出來(lái)。以目前的形式，這僅限于體溫，但未來(lái)可能還會(huì)包括血壓，血糖水平和呼吸功能等信息。

　　領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的科學(xué)家表示：“我們想看看，我們能把芯片的功能縮小到什么程度。這是‘芯片即系統(tǒng)’的新概念 —— 這是一種單獨(dú)的芯片，不需要其他任何東西，就是一個(gè)完整的電子系統(tǒng)。這對(duì)于開(kāi)發(fā)無(wú)線微型植入式醫(yī)療設(shè)備來(lái)說(shuō)應(yīng)該是革命性的，這種設(shè)備可以感知不同的東西，用于臨床應(yīng)用，并最終被批準(zhǔn)用于人類(lèi)。”

　　這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。