Новое крошечное устройство способно нести разные сенсоры или лекарство. Оно умеет передвигаться в потоке жидкости контролируемым образом. При этом питание чип получает извне, что как раз и позволило сократить его размеры настолько, чтобы он мог проходить по крупным сосудам.
Ада Пун и её коллеги из Стэндфорда представили на Международной конференции по микросхемам (ISSCC) в Сан-Франциско прототипы беспроводных чипов-имплантатов. Они предназначены для медицинского обследования пациента, а в перспективе и для лечения, то есть доставки препаратов или выполнения микрохирургических операций (к примеру, чистки сосудов), пишет MEMBRANA.
В этой работе Пун прежде всего интересовала передача энергии на чип извне, сквозь кожу, жир и мышцы. Ведь такая передача позволяла избавить микроскопическую «подлодку» от громоздких и небезопасных (при коррозии корпуса) батарей.
Подобные системы передачи электричества ранее были успешно опробованы на стационарных имплантатах.
А вот зонд, плывущий в кровотоке, нуждался в особом решении, поскольку его приёмная антенна не могла быть слишком большой.
Ада со товарищи провели численное моделирование и установили, что взаимодействие человеческого тела с электромагнитными волнами не вполне такое, как представлялось раньше. Говоря упрощённо, группа Пун открыла, что высокочастотные волны определённого диапазона проникают в толщу тканей существенно глубже, чем можно было предположить.
Пун выяснила, что оптимальная частота для передачи энергии на имплантат находится в районе одного гигагерца. «Это примерно в 100 раз выше, чем считалось ранее», утверждает Ада. Значит, антенна внутри плавающего чипа могла быть в сто раз мельче при той же передаваемой мощности, что и в низкочастотных системах с антеннами поперечником в сантиметры. В новых чипах антенну удалось уменьшить примерно до 2 мм2.
Стэндфордские специалисты разработали два типа плавающих имплантатов, отличающихся способом привода. Первый генерирует небольшой ток в самой крови. Ток взаимодействует с внешним полем и создаёт движущую силу. Второй тип использует нечто вроде микроскопического весла маленькой проволочной петли, которая колеблется при попеременном прохождении через неё тока разной полярности.
Самоходный чип открывает новую главу в диагностике и терапии. «Возможностей для улучшения масса. Предстоит выполнить немало работы, прежде чем эти устройства будут готовы для медицинского применения, говорит Пун. Но впервые за последние десятилетия возможность построения подвижных имплантатов кажется ближе, чем когда-либо».