世界上最小的单芯片系统，可以用针头注射到人体内

随着电子产品的不断小型化，为我们提供了许多监测和改善健康状况的新手段和新方法，甚至拓展出一些非常令人兴奋的可能性。近日，来自哥伦比亚大学（Columbia University）的工程师们展示了这项技术的一个极端版本，他们开发了有史以来最小的单芯片系统，该系统可以用注射针植入皮下以测量体内温度，甚至还可以拓展更多用途。

上图：世界上最小的单芯片系统，位于皮下针头的顶端。

当前，从瓢虫大小的植入物（追踪人体深层组织中的氧气水平）到微型“神经尘埃”传感器（实时监测神经信号），科学家们在微型电子设备的功能方面迈出了很大的一步。这次，由哥伦比亚大学工程师开发的植入物是世界上最小的单芯片系统，它是一个总体积不到0.1立方毫米的全功能电子电路，具有新的突破。

这使得它像尘螨一样小，比世界上最小的计算机要小得多。这是一台每边0.3毫米（0.01英寸）的立方体设备。这种微型芯片只有在显微镜下才能看到，需要一些创新思维才能制造出来，尤其是在它的通信和供电方式方面。

一般来说，小型电子设备可能采用射频（RF）模块来发送和接收电磁无线电信号，但这些波长太大了，不能用于如此小的设备。另一方面，在给定的频率下，超声波的波长要小得多，因为声波的速度远远低于电磁波传播的光速。因此，该团队安装了一个压电换能器，作为无线供电和通过超声波进行通信的“天线”。

这与机载低功率温度传感器相结合，将芯片转化为实时温度传感的探针，使其能够监测体温以及由超声波治疗应用驱动的温度波动。这种植入物的能力在实验活体老鼠身上得到了证明，在那里它被用于超声波神经刺激，通过注射器肌肉注射，一次最多可以将七个植入物植入实验老鼠体内。

最终，科学家们设想将这种芯片植入人体，然后通过超声波将测量到的信息无线传输出来。以目前的形式，这仅限于体温，但未来可能还会包括血压，血糖水平和呼吸功能等信息。

领导该项研究的科学家表示：“我们想看看，我们能把芯片的功能缩小到什么程度。这是‘芯片即系统’的新概念 —— 这是一种单独的芯片，不需要其他任何东西，就是一个完整的电子系统。这对于开发无线微型植入式医疗设备来说应该是革命性的，这种设备可以感知不同的东西，用于临床应用，并最终被批准用于人类。”

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

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