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Computadora de un milímetro cúbico
Un nuevo sensor informático inalámbrico de tan solo un milímetro cúbico de tamaño podría eventualmente implantarse en los ojos de las personas con glaucoma, tomando lecturas de presión las 24 horas del día y transmitiendo los datos a los médicos.
Pequeño sensor: Este sensor de presión inalámbrico podría eventualmente implantarse en el ojo de pacientes con glaucoma.
El nuevo dispositivo incluye un procesador, una memoria, un sensor de presión, una celda solar, una batería de litio de película delgada y un transmisor en un pequeño rectángulo de vidrio. Investigadores de la Universidad de Michigan informaron sobre el dispositivo a principios de esta semana en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido en San Francisco.
El sensor toma lecturas de presión cada 15 minutos y las almacena en la memoria hasta que se pueden cargar en un dispositivo externo. La celda solar, que mide apenas 0,07 milímetros cuadrados, recarga constantemente la batería; se necesitan 1,5 horas de luz solar o 10 horas de luz interior para cargarlo por completo.
Dennis Sylvester , ingeniero eléctrico de la Universidad de Michigan, dice que la verdadera limitación para encoger el dispositivo no era el tamaño de los circuitos, sino la pequeña cantidad de energía que su batería era capaz de proporcionar. Por eso, cada componente fue diseñado para usar la menor cantidad de energía posible.
De hecho, dice David Blaauw , un ingeniero eléctrico de la Universidad de Michigan que fue coautor del artículo, reducir los requisitos de energía significaba hacer que los circuitos fueran más grandes de lo que debían ser. Los circuitos más pequeños habrían perdido más corriente, necesitando una batería más grande y haciendo que todo el paquete fuera más grande. Entonces, los circuitos se hicieron utilizando un proceso de una década que produce tamaños de características de 180 nanómetros, en lugar del estándar moderno de 32 nanómetros.
Mientras tanto, las celdas de memoria tuvieron que rediseñarse para funcionar a solo unos 400 milivoltios en lugar del habitual voltio. Los investigadores también utilizaron transistores de activación de potencia especiales capaces de cortar casi por completo la corriente cuando el dispositivo está inactivo.
El resultado es un sensor que consume solo 5.3 nanovatios en promedio. Pero el ahorro de energía tiene un costo. El procesador funciona a solo 100 kilohercios (en comparación con alrededor de 1 gigahercio en un teléfono inteligente); la memoria tiene una capacidad de solo 4.000 bits; y el transceptor inalámbrico tiene un alcance de solo unos 10 centímetros. Aún así, eso es suficiente para tomar una lectura de presión y almacenarla durante varios días.
En un artículo separado, el ingeniero eléctrico de la Universidad de Michigan, David D. Wentzloff, informó sobre una radio en miniatura avanzada que podría extender el rango de transmisión de pequeños sensores, permitiéndoles conectarse en red.
Las radios normalmente utilizan un cristal de cuarzo o algún otro oscilador para que sirva de referencia al ajustar la frecuencia de radio. Pero el oscilador agrega volumen, lo que dificulta reducir el tamaño de la radio a un milímetro. La radio de Wentzloff, sin embargo, aprovecha el hecho de que cada antena tiene una frecuencia de resonancia natural que varía según sus dimensiones. Wentzloff creó un circuito que mide esta frecuencia de resonancia y la usa para sintonizar la frecuencia de radio. Eventualmente, dice, las diminutas radios podrían tener un alcance de uno a 10 metros, permitiendo que las redes de sensores se comuniquen entre sí.
Se podrían usar pequeños sensores para otros monitoreos biomédicos, como rastrear el progreso de los tumores. También pueden usarse para monitorear el medio ambiente en busca de contaminantes o para proporcionar vigilancia para aplicaciones militares o de seguridad.