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超音波で電力供給と無線通信を行う超小型の温度センサー搭載シングルチップが話題なっています。

アメリカのコロンビア大学とオランダ・デルフト工科大学の研究チームが開発した。

　総体積0.1立方mm以下という超小型です。

塩つぶやダニに匹敵する小型サイズで、注射針で体内に移植し、生体信号のモニタリングを目指す。

18G針の先端に置かれたデバイスです。

体温、血圧、ブドウ糖、呼吸などの生理的状態を監視します。

この体内埋め込み型の医療機器は、何百万人もの人々の生活の質を向上させている。

　これまでの埋め込み型医療機器は、一般的に複数のチップ、パッケージ、ワイヤ、外部トランスデューサーが必要で、バッテリーも多く必要としている。

研究チームが開発したシングルチップシステムは総体積0.065立方mm 。

サイズは食塩の粒やダニに匹敵し、顕微鏡でないと見えないほどの微細です。

このサイズを実現するために、超音波を利用したデバイスへの電力供給と無線通信の両方を行った。

　従来のRF通信では電磁波の波長が大きすぎるため、このような小さなデバイスでは通信ができなかった。

超音波なら電力供給や無線通信が行える。

小さすぎて電波は波長が長すぎて受信できないのに、もっと波長の大きい超音波なら使えるとは興味深いです。
その超音波でデータ送信までしてしまうのは驚きます。

そして温度データの分解能が0.05度というのが本当ならば素晴らしいです。

　デバイスには、低消費電力のカスタム温度センサーチップと、その上にマイクロスケールの圧電振動子を設置。

これにより超音波エネルギーを利用した電力供給と、後方散乱を利用してデータの伝送が行えるようになった。
体温には皮膚表面と、体内臓器周辺の温度があり、疾患特有の内部温度の変化があるとのことなので、体内に入れることで早く正確に体の変化に気づけるようになります。

　マウスで温度検出に成功しています。

実験ではマウスの脳と後肢の2箇所に埋め込み、温度検出性能を評価した。

坐骨神経に刺激を与えたマウスの脚の温度上昇を局所的に測定するための実験も行った。

脳と後肢への埋め込みは、頭部や脚を切り開き挿入。1-nW以下の消費電力で50-mK以下の温度分解能と精度を示したという。

　皮下注射針でチップを埋め込む実験も行ったそうです。

マウスの大腿骨のすぐ下にある坐骨神経を狙って生理食塩水とともに注射し、後で切り開いて確認したところ、坐骨神経のすぐそばに配置しているのを確認した。

　将来的には、皮下注射針で人の体内に注入したチップが超音波を使用して体外と通信し、局所的に測定した生体情報を取得できるようにするという。

バイタルデータをリアルタイムでとれる段階になれば、入院患者の管理ができるでしょう。

また、健常者でもスマートウォッチを使わなくても自動的に健康管理できる。

ICチップを埋め込むより身体への負担を軽減するなら良いので、実用化させて普及してほしいです。