Широкое применение имплантируемых медицинских устройств для мониторинга биологических сигналов, поддержки и улучшения физиологических функций, а также лечения различных заболеваний сулит глубокие перемены в системе здравоохранения, обещающие значительно повысить качество жизни миллионов людей.

Сегодня исследователи проявляют все больший интерес к беспроводным миниатюрным имплантируемым медицинским устройствам, которые служат для мониторинга различных физиологических параметров – температуры тела, кровяного давления, уровня глюкозы и дыхания при проведении как диагностических, так и терапевтических процедур. Имплантируемые чипы занимают слишком большой физический объем. Как правило, для нее требуется несколько микросхем, корпуса, провода, внешние преобразователи, а зачастую и батареи. Существующие тенденции направлены на дальнейшую интеграцию электронных компонентов. При этом все больше функций переносится на саму интегральную схему.

Исследователи из Колумбийского университета (США) объявили о создании самой маленькой в мире «системы на кристалле» объемом менее 0,1 кубического миллиметра. Видна она только под микроскопом. Для питания и организации беспроводной связи с устройством используется ультразвук. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Применение традиционной радиочастотной связи в таком маленьком устройстве невозможно, поскольку длина электромагнитной волны значительно превышает его размеры. Длина ультразвуковой волны значительно меньше, поэтому для организации связи и электропитания устройства использовался ультразвук. Антенна для связи и питания располагалась непосредственно поверх чипа. Бескорпусной имплантируемый чип был изготовлен компанией TSMC, а дополнительные технологические модификации выполнялись специалистами Колумбийского университета. Для преобразования акустической энергии в электрическую в интегральной схеме использовались пьезоэлектрические материалы. Цель команды исследователей заключалась в создании чипов, вводимых с помощью иглы для подкожных инъекций и передающих информацию о проведенных измерениях с помощью ультразвука. Существующие устройства способны измерять температуру, но потенциал их значительно шире, и разработчики продолжают заниматься расширением имеющегося функционала.