Ein Forscherteam des Georgia Institute of Technology hat einen nicht-invasiven Sensor-in-a-Chip entwickelt, der Details zu Herzschlag, Atemfrequenz und Lungengeräuschen aufzeichnet. Es verfolgt sogar die körperlichen Aktivitäten des Trägers, wie z. B. Gehen. Die Signale werden synchron aufgezeichnet, wodurch Mitarbeiter des Gesundheitswesens möglicherweise einen detaillierten Überblick über Herz und Lunge eines Patienten erhalten.
Der Marienkäfer-Chip fungiert als elektronisches High-Tech- Stethoskop in Kombination mit einem Beschleunigungsmesser und wird als Beschleunigungsmesser-Kontaktmikrofon bezeichnet. Es erkennt Vibrationen, die aus dem Inneren des Körpers eintreten, während es störende Geräusche von außerhalb des Körperkerns herausfiltert, wie Luftgeräusche. Die so erzeugten Geräusche werden analysiert, um detaillierte Informationen über den Patienten zu erhalten.
Das Gerät reagiert empfindlich auf Geräusche aus dem Körperinneren und nimmt nützliche Vibrationen auch durch die Kleidung auf. Der Chip hat zwei dünne Siliziumschichten, die eine Lücke von 270 nm einschließen und jeweils eine kleine Spannung führen, die ihm eine Erfassungsfähigkeit verleiht. Vibrationen von Körperbewegungen und Geräuschen senden Druckwellen durch den Chip, wodurch sich die Spannung subtil ändert und lesbare elektronische Ausgänge entstehen.
Der Sensor ist ein auf Vibrationen abgestimmter Chip und daneben ein elektronischer Chip, der als Signalkonditionierungsschaltung bezeichnet wird und die Signale des Sensorchips in gemusterte Auslesungen umwandelt. Während der Test am Menschen wurde eine Vielzahl von Signalen aus der mechanischen Funktionsweise der Lunge und des Herzens mit großer Klarheit aufgezeichnet. Das Team plant, drei oder mehr Sensoren an einem Brustband anzubringen, um Signale zu triangulieren und genau zu bestimmen, woher sie im Körperinneren kommen.
Der Chip ist in einem Vakuumhohlraum versiegelt, um zu verhindern, dass Luftströme eingehende Vibrationen stören. Dies reduziert das Rauschen auf ein extrem niedriges Niveau und verleiht dem Sensor eine unglaublich breite Bandbreite. Die Forscher verwendeten ein in Ayazis Labor entwickeltes Herstellungsverfahren namens Harps + -Plattform (Poly und einkristallines Silizium mit hohem Aspektverhältnis) für die Massenproduktion. Danach wurden handgroße Blätter auf die erforderliche Größe zugeschnitten.