211service.com
Jeden kubický-milimetrový počítač
Nový bezdrátový počítačový senzor o velikosti pouhého kubického milimetru by mohl být nakonec implantován do očí lidí s glaukomem, přičemž by 24 hodin denně snímal tlak a předával data lékařům.
Malý senzor: Tento bezdrátový tlakový senzor by mohl být nakonec implantován do oka pacientů s glaukomem.
Nové zařízení obsahuje procesor, paměť, tlakový senzor, solární článek, tenkovrstvou lithiovou baterii a vysílač do malého skleněného obdélníku. Výzkumníci z University of Michigan informovali o tomto zařízení začátkem tohoto týdne na mezinárodní konferenci o pevných obvodech v San Franciscu.
Senzor provádí měření tlaku každých 15 minut a ukládá je do paměti, dokud je nelze nahrát na externí zařízení. Solární článek, který měří pouhých 0,07 milimetrů čtverečních, neustále dobíjí baterii; úplné nabití trvá buď 1,5 hodiny slunečního světla nebo 10 hodin vnitřního světla.
Dennis Sylvester , elektroinženýr z University of Michigan, říká, že skutečným omezením při zmenšování zařízení nebyla velikost obvodů, ale malé množství energie, které jeho baterie dokázala poskytnout. Každý komponent byl tedy navržen tak, aby spotřeboval co nejméně energie.
Ve skutečnosti, říká David Blaauw , elektroinženýr z University of Michigan, který je spoluautorem článku, snížení požadavků na napájení znamenalo, že obvody byly větší, než musely být. Menší obvody by unikly více proudu, což by vyžadovalo větší baterii a celé balení by bylo větší. Takže obvody byly vyrobeny pomocí deset let starého procesu, který poskytuje velikosti prvků 180 nanometrů, spíše než moderní standard 32 nanometrů.
Mezitím musely být paměťové buňky přepracovány tak, aby místo obvyklého jednoho voltu pracovaly jen s asi 400 milivolty. Výzkumníci také použili speciální výkonové tranzistory schopné téměř úplně odříznout proud, když zařízení spí.
Výsledkem je senzor, který v průměru spotřebuje pouze 5,3 nanowattů. Úspora energie však něco stojí. Procesor běží na pouhých 100 kilohertz (ve srovnání s přibližně 1 gigahertz v chytrém telefonu); paměť má kapacitu pouze 4 000 bitů; a bezdrátový transceiver má dosah jen asi 10 centimetrů. Přesto to stačí na změření tlaku a uložení na několik dní.
V samostatném článku elektrotechnik David D. Wentzloff z University of Michigan informoval o pokročilém miniaturním rádiu, které by mohlo rozšířit vysílací dosah malých senzorů a umožnit jim propojit se dohromady.
Rádia normálně používají křemenný krystal nebo nějaký jiný oscilátor, který slouží jako reference při nastavování rádiové frekvence. Ale oscilátor přidává objem, takže je těžké zmenšit rádio na milimetrovou velikost. Wentzloffovo rádio však využívá toho, že každá anténa má přirozenou rezonanční frekvenci, která se mění podle jejích rozměrů. Wentzloff vytvořil obvod, který měří tuto rezonanční frekvenci a používá ji k ladění rádiové frekvence. Nakonec říká, že malá rádia by mohla mít dosah od jednoho do 10 metrů, což by sítím senzorů umožnilo vzájemnou komunikaci.
Drobné senzory by mohly být použity pro další biomedicínské monitorování, jako je sledování postupu nádorů. Mohou být také použity k monitorování životního prostředí na znečišťující látky nebo k zajištění dohledu pro vojenské nebo bezpečnostní aplikace.