Microchip brevettati da ricercatori del Columbia University NY

L’articolo è stato tradotto da me [guardare fonte] per evidenziare che “forse” i microchip non sono poi una bufala? Vero?

Ampiamente utilizzati per monitorare e mappare i segnali biologici, per supportare e migliorare le funzioni fisiologiche e per curare le malattie, i dispositivi medici impiantabili stanno trasformando l’assistenza sanitaria e migliorando la qualità della vita di milioni di persone. I ricercatori sono sempre più interessati alla progettazione di dispositivi medici impiantabili wireless e miniaturizzati per il monitoraggio fisiologico in vivo e in situ . Questi dispositivi potrebbero essere utilizzati per monitorare condizioni fisiologiche, come temperatura, pressione sanguigna, glucosio e respirazione per procedure sia diagnostiche che terapeutiche.

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Gli ingegneri della Columbia sviluppano il più piccolo sistema a chip singolo che è un circuito elettronico completamente funzionante. I chip impiantabili visibili solo al microscopio.

Ad oggi, l’elettronica impiantata convenzionale è stata altamente inefficiente in termini di volume: generalmente richiedono più chip, imballaggi, fili e trasduttori esterni e spesso sono necessarie batterie per l’accumulo di energia. Una tendenza costante nell’elettronica è stata una più stretta integrazione dei componenti elettronici, spesso spostando sempre più funzioni sul circuito integrato stesso.

I ricercatori della Columbia Engineering riferiscono di aver costruito quello che dicono sia il sistema a chip singolo più piccolo del mondo, che consuma un volume totale inferiore a 0,1 mm ³ . Il sistema è piccolo come un acaro della polvere e visibile solo al microscopio. Per raggiungere questo obiettivo, il team ha utilizzato gli ultrasuoni sia per alimentare che per comunicare con il dispositivo in modalità wireless. Lo studio è stato pubblicato online il 7 maggio su ScienceAdvances.

“Volevamo vedere fino a che punto potevamo spingere i limiti su quanto piccolo potevamo realizzare un chip funzionante”, ha detto il leader dello studio Ken Shepard , professore di ingegneria elettrica della famiglia Lau e professore di ingegneria biomedica . “Questa è una nuova idea di ‘chip come sistema’: questo è un chip che da solo, con nient’altro, è un sistema elettronico completamente funzionante. Questo dovrebbe essere rivoluzionario per lo sviluppo di dispositivi medici impiantabili wireless e miniaturizzati in grado di rilevare cose diverse, essere utilizzati in applicazioni cliniche e infine approvati per l’uso umano”.

Il team comprendeva anche Elisa Konofagou , Robert e Margaret Hariri Professore di ingegneria biomedica e professore di radiologia, nonché Stephen A. Lee, studente di dottorato nel laboratorio di Konofagou che ha assistito negli studi sugli animali.

Il progetto è stato realizzato dallo studente di dottorato Chen Shi, che è il primo autore dello studio. Il design di Shi è unico nella sua efficienza volumetrica, la quantità di funzione contenuta in una data quantità di volume. I tradizionali collegamenti di comunicazione RF non sono possibili per un dispositivo così piccolo perché la lunghezza d’onda dell’onda elettromagnetica è troppo grande rispetto alle dimensioni del dispositivo. Poiché le lunghezze d’onda degli ultrasuoni sono molto più piccole a una data frequenza perché la velocità del suono è molto inferiore alla velocità della luce, il team ha utilizzato gli ultrasuoni sia per alimentare che per comunicare con il dispositivo in modalità wireless. Hanno fabbricato “l’antenna” per comunicare e alimentare con gli ultrasuoni direttamente sul chip.

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Il chip, che è l’intero mote impiantabile/iniettabile senza imballaggio aggiuntivo, è stato fabbricato presso la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company con ulteriori modifiche di processo eseguite nella camera bianca della Columbia Nano Initiative e nell’Advanced Science Research Center (ASRC) della City University di New York. Servizio, struttura.

Shepard ha commentato: “Questo è un bell’esempio di tecnologia ‘più che Moore’: abbiamo introdotto nuovi materiali su semiconduttori standard di ossido di metallo complementari per fornire una nuova funzione. In questo caso, abbiamo aggiunto materiali piezoelettrici direttamente sul circuito integrato per convertire l’energia acustica in energia elettrica”.

Konofagou ha aggiunto: “Gli ultrasuoni continuano a crescere in importanza clinica man mano che diventano disponibili nuovi strumenti e tecniche. Questo lavoro continua questa tendenza”.

L’obiettivo del team è sviluppare chip che possono essere iniettati nel corpo con un ago ipodermico [ forse non è teoria o pazzia affermare che sussiste la possibilità di introdurre il chip con il vaccino – covid-19 ] e quindi comunicare all’esterno del corpo utilizzando gli ultrasuoni, fornendo informazioni su qualcosa che misurano localmente. Gli attuali dispositivi misurano la temperatura corporea, ma ci sono molte più possibilità su cui il team sta lavorando.

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Il brevetto

Lo studio è stato in parte sostenuto da una sovvenzione della Fondazione WM Keck e dalla Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) nell’ambito del contratto HR0011-15-2-0054 e dell’accordo di cooperazione D20AC00004.

Chen Shi e Kenneth L. Shepard sono elencati come inventori su un brevetto provvisorio depositato dalla Columbia University (domanda di brevetto n. 15/911.973). Gli altri autori non dichiarano interessi concorrenti.