A Columbia Egyetem mérnökei fejlesztették ki azt a miniatűr méretű chipet, amely megdöntötte az eddigi rekordokat az orvosi eszközök lekicsinyítésének terén: az asztali só egy szemcséjének nagyságával vetekedő készülék kisebb 0.1 köbmilliméternél és méreténél fogva minimálisan invazív módon lehet bejuttatni a bőr alá egy fecskendőtű segítségével. A lapka különlegessége nem csak a méreteiben rejlik, hanem abban is, hogy külső kiegészítők nélkül képes funkcionálni, vagyis minden hozzávaló, ami a működéséhez szükséges, ezen a parányi felületen található. Ez magában foglalja az áramkört, egy telemetrikus, távoli kommunikációt lehetővé tévő egységet, a vezeték nélküli áramellátáshoz és egyben az ultrahang frekvenciatartományban zajló kommunikációhoz szükséges piezoelektromos transzduktort (átalakítót) és a hőmérséklet monitorozásához egy szenzort is.

A chip célja ugyanis az, hogy az orvosok a testhőmérsékletről folyamatos, valós idejű adatokat kaphassanak.

Erre főként az ultrahangos kezelések során fellépő változások megfigyelése miatt lehet szükség.

A hőmérsékletet ellenőrző miniatűr rádióállomások ötlete nem újdonság, az úgynevezett rádió kapszulák, vagy telemetrikus tabletták (telemetric pill) fejlesztése már a múlt században elkezdődött, bár ezek még rádiófrekvenciás sugárzással működtek. Az első embereken tesztelt és működő prototípust Vlagyimir Zworykin építette meg 1959-ben. A NASA is elkezdett dolgozni a maga verzióján, a Johns Hopkins Egyetemmel együttműködésben az 1980-as évek végén alkották meg a Lenyelhető Hőmérséklet Ellenőrző Rendszert (Ingestible Thermal Monitoring System), amely elsősorban az asztronauták testhőmérsékletének változásait figyelte, miközben az űrben tartózkodtak. Ahogy a NASA írja, az űrhajósruha ugyan védi a viselőjét az űrséták alatt tapasztalat extrém hőmérsékleti különbségek ellen, amelynek során a Nap felé forduló oldala a ruhának akár 121 Celsius fokra is felmelegedhet, míg a másik oldal mínusz 121 fokra hűl, de a mozgás miatt felhevülő asztronauta helyzete így is veszélyessé válhat a jól szigetelő és szűk űrruhában.

A kapszula körülbelül két centiméter hosszúságú volt, vagyis nem sokkal nagyobb, mint egy átlagos lenyelhető tabletta, viszont az emésztőcsatornán végighaladva egy-két nap alatt elhagyta a megfigyelt személy szervezetét. Ez a helyzet az azóta fejlesztett és alkalmazott termokapszulákkal is, amelyeket már bizonyos helyzetekben kamerával is felszerelnek, így alkalmassá válnak a kényelmetlen kolonoszkópia kiváltására. A chip ezekkel ellentétben nem távozik a testből, a helyén marad és hosszabb távú megfigyelést tesz lehetővé.

A Columbia Egyetem kutatói egyelőre egereken tesztelték a készüléket, összesen hét alanyba ültettek be a miniatűr eszközből egyet-egyet, majd ultrahangos terápiának vetették alá őket.

"Látni akartuk, hogy meddig tudjuk kitolni a határokat és milyen kicsi, működő chipeket tudunk alkotni"

- mondta Ken Shepard, a kutatás vezetője az egyetem közleményében - "Ez egy új ötlet a 'chip, mint rendszer' területén, ez egy önálló, chip, semmi más, egy komplett, működő elektronikus rendszer. Forradalmat hozhat a vezeték nélküli, miniatűrizált, beültethető orvosi eszközök terén, amelyekkel különböző faktorokat lehet monitorozni, lehet őket klinikai alkalmazásokra használni és végül emberi használatra is elfogadottá válhatnak." A chipet a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company készítette el és az alapja egy fém-oxid félvezető réteg, amire a piezoelektromos alkatrészt integrálták.

A biokompatibilitást, vagyis azt, hogy a szervezet ne lökje ki és ne érezze idegennek a készüléket a miniatürizálás mellett a parylene bevonattal érték el, amely egy rugalmas polimer anyag és sokszor alkalmazzák az orvosi implantátumokban. A jövőben a kutatók tovább kísérleteznek az eszköz méretének további redukálásával, valamint azt is szeretnék elérni, hogy ne csak a hőmérsékletet, hanem a glükózszintet vagy a vérnyomást is mérni lehessen vele, humán páciensekben is.

(Fotó: Csen Si/Columbia Engineering, Picryl/NASA)

További cikkek a témában:

Az emberi testben portyázó, ultramini robotokat fejlesztettek Egy nemzetközi kutatócsoport találmánya lézerrel képes áthaladni a szervezetünkben, az előzetes értékelések alapján pedig alighanem ez lehet orvostudomány jövője.
A miniatűr chip ötezredére csökkenti az IoT eszközök energiafogyasztását Elbúcsúzhatunk a nagy akkumulátoroktól, jöhetnek az icipici chipek. Akár évekig töltés nélkül működhetnek az eszközeink, ezt ígérik a kutatók.
Igencsak furcsa teória kezdett el terjedni a koronavírus-vakcináról A koronavírus terjedése óta már nem először boronálják össze a járványt az 5G-technológiával, ám a legújabb elméletet nem orvosok cáfolták meg, hanem zenészek.