陳根：研究開發最小的單芯片植入物，可用於無線監測體温_風聞

文/陳根

廣泛用於監測和繪製生物信號，支持和增強生理功能，以及治療疾病的植入式醫療設備正在改變醫療保健行業，以提高數百萬人的生活質量。當然，研究人員正越來越關注設計用於體內和原位生理監測的無線、小型植入醫療設備。這些設備可以用來監測生理條件，如温度，血壓，血糖和呼吸診斷和治療程序。

然而，到目前為止，傳統的植入電子設備體積效率低下，通常需要多個芯片、包裝、電線和外部傳感器，而電池通常需要用於儲能。電子產品的集成度不斷提高，越來越多的功能被轉移到集成電路本身上。

**現在，哥倫比亞工程研究人員則報告表示，他們已經開發了世界上最小的單片機系統，該系統只有在顯微鏡下才能看到，**而為了實現這一目標，研究小組使用超聲波來同時為設備供電並與設備無線通信。

此前，研究人員已經展示過瓢蟲大小、能夠追蹤組織中氧氣含量的植入物，以及精細到能夠實時監測神經信號的 Neural Dust 傳感器。但此次開發的世界上最小的單芯片植入物系統，它的總體積卻小於 0.1 mm³ 。

當然，想要造出如此精細的單芯片系統，研究人員在通信和供電方式上特別下了努力。雖然市面上已有不少小型電子設備配備了具有無線電信號收發功能的射頻（RF）模塊，但其波長可能難以與如此小的設備配合使用。不過在特定的情況下，我們還是可以利用波長更小的超聲波方案。

由於音速遠小於電磁波傳播的光速級別，研究團隊還集成了一個壓電換能器，以將之當做超聲波無線供電和通信的“換能器”。結合板載的低功耗温度傳感器，研究團隊已能夠將微型芯片當做感測實時温度的探針。

未來，還可期待它能發揮血壓、血糖、血氧監測等更豐富的臨牀功能。而此前，研究團隊已在超聲神經刺激的活小鼠中證明了植入物的功能。甚至通過肌肉注射的方式，一次將七個植入物送入了小鼠體內。其研究已發表在《科學進展》上。