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Die Elektronik wird unmerklich klein und eröffnet der Medizintechnik neue Wege, um fortschrittliche Überwachungs- und Behandlungsgeräte in unserem Körper zu platzieren. Und die Ingenieure der Columbia University haben gerade eine neue und revolutionäre Version davon demonstriert und das kleinste jemals entwickelte Single-Chip-System der Welt geschaffen, so eine kürzlich in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie .

Und vor allem kann der winzige neue Chip über eine Injektionsnadel implantiert werden, um die innere Körpertemperatur und möglicherweise vieles mehr zu messen.

Ein winziger Computerchip wurde gleichzeitig in sieben Mäuse implantiert

Das von den Ingenieuren von Columbia entwickelte Implantat ist rekordverdächtig klein, aber es geht auch neue Wege, indem es einfach als voll funktionsfähige, elektronische Schaltung mit einem Gesamtvolumen von weniger als 0,1 Kubikmillimeter existiert. Mit anderen Worten, es ist die Größe einer Hausstaubmilbe, ganz zu schweigen davon, dass es viel kompakter ist als der kleinste Computer der Welt , der ein würfelförmiges Gerät mit genau 0,01 Zoll (0,3 mm) auf jeder Seite ist. Der kleinere, neue Chip ist nur mit einem Mikroskop sichtbar und hat die Grenzen der Stromversorgung und des Kommunikationseinfallsreichtums überschritten.

Typischerweise sind kleine Elektronikmodule mit Hochfrequenzmodulen (RF) ausgestattet, die elektromagnetische Signale senden und empfangen können. Dieses Verfahren erzeugt Wellenlängen, die zu groß sind, um von Geräten so klein wie dem neuen zu stammen. Alternativ sind Ultraschallwellenlängen bei bestimmten Frequenzen viel kleiner, da die Schallgeschwindigkeit viel langsamer ist als die Lichtgeschwindigkeit, mit der sich alle elektromagnetischen Wellen bewegen. Daher integrierte das kolumbianische Ingenieurteam einen piezoelektrischen Wandler, der wie eine „Antenne“ für die drahtlose Kommunikation und Stromversorgung mit Ultraschallwellen funktioniert.

In Verbindung mit einem stromsparenden Temperatursensor, der den Chip in eine Echtzeit-Temperatursonde umwandelt, besitzt das Gerät die Fähigkeit, die Körpertemperatur zusätzlich zu kleinen Temperaturschwankungen im Zusammenhang mit der therapeutischen Verwendung von Ultraschall zu überwachen. In der Studie wurde der Proof-of-Concept des Implantats an lebenden Mäusen durchgeführt, bei denen Ultraschall-Neurostimulation eingesetzt wurde. Dabei wurden bis zu sieben Mäuse gleichzeitig mit einer intramuskulären Injektion über eine Spritze implantiert.

Der injizierbare Chip könnte als „Frühwarnsystem“ gegen zukünftige Ausbrüche dienen

Solche winzigen Chips könnten auch in den menschlichen Körper implantiert werden und dann Messinformationen und Daten drahtlos per Ultraschall übermitteln. So wie das Gerät steht, kann es nur die Körpertemperatur messen, könnte aber auch die Atemfunktion, den Glukosespiegel und den Blutdruck überwachen. „Wir wollten sehen, wie weit wir die Grenzen für die Herstellung kleiner funktionsfähiger Chips verschieben können“, sagte Ken Shepard, Leiter der Columbia-Studie, in einem Bericht von New Atlas . „Dies ist eine neue Idee von ‚Chip als System‘ – dies ist ein Chip, der allein, mit nichts anderem, ein vollständig funktionierendes elektronisches System darstellt.“

„Dies sollte für die Entwicklung drahtloser, miniaturisierter implantierbarer medizinischer Geräte revolutionär sein, die verschiedene Dinge erfassen, in klinischen Anwendungen verwendet und schließlich für den menschlichen Gebrauch zugelassen werden“, fügte Shepard hinzu. In einer Welt nach dem Coronavirus ist es nicht schwer, die unmittelbaren Vorteile von Masseninjektionen gutartiger Geräte zu erkennen, die Ihre Temperatur überwachen können. Eines Tages könnte so etwas ein Frühwarnsystem für Beamte vor einer sich zusammenbrauenden Pandemie sein. Und obwohl der winzige Computerchip noch in den Kinderschuhen steckt, ist noch viel mehr zu erwarten, da die Medizintechnik beginnt , in die Kybernetik von morgen vorzudringen .

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