پردازش، درون بدن

به گفته لونت دگرتکین استاد دانشکده مهندسی مکانیک جورج وودراف انستیتوی فناوری جورجیا: «به‌عنوان مثال، اگر با شریانی مواجه شوید که به‌طور کامل مسدود است، به سیستمی نیاز خواهید داشت که درون رگ حرکت کند به‌گونه‌ای که با استفاده از آن بتوانید جلو، عقب و دیواره‌های رگ را ببینید. روش‌های فعلی چنین اطلاعاتی را فراهم نمی‌کنند» ابزارهای تصویربرداری که به درون رگ‌های خونی فرستاده می‌شوند، در فرکانس‌های بالاتری کار می‌کنند قادر هستند تصاویری با وضوح بیش‌تر فراهم کنند، نسبت به ابزارهای تصویربرداری خارجی در اولویت هستند. اما چنین ابزارهایی باید به حد کافی کوچک و انعطاف‌پذیر باشند تا به‌راحتی در سیستم خون‌رسانی حرکت کنند و نیز به‌گونه‌ای ساخته شوند که درون خون عملکرد مناسبی داشته باشند. ابزاری با این مشخصات نیازمند شمار زیادی فرستنده و گیرنده مافوق صوت است. اطلاعات حاصل از این عناصر مافوق صوت باید پردازش شوند تا تصویر نهایی حاصل شود. اگر بخواهیم برای پردازش این اطلاعات از تجهیزات پردازشی خارجی استفاده کنیم، نیازمند تعداد زیادی اتصالات و کابل خواهیم بود تا داده‌ها را به پردازشگر خارج از بدن منتقل کنند. یکی از پیامدهای چنین رویکردی محدودیت حرکت ابزار درون بدن خواهد بود. دگرتکین می‌گوید: «شما مایل هستید ابزاری که قرار است به درون رگ‌ها فرستاده شود، در‌نهایت کوچکی و قابلیت انعطاف باشد. ما نمی‌توانستیم به این ویژگی بدون ترکیب الکترونیک و آرایه تصویربرداری روی یک تراشه دست یابیم.»
 این محققان توانسته‌اند مجموعه‌ای از مبدل‌های مافوق صوت (ultrasound transducers)  بسیار کوچک را روی تراشه سیلیکونی 1.4 میلی‌متری قرار دهند.  56 عنصر فرستنده مافوق صوت و 48 گیرنده به‌صورت دو حلقه چیده شده‌اند و آرایه‌ای دونات شکل را شکل می‌دهند که در مرکز آن حفره‌ای 430 میکرونی وجود دارد و سیم راهنما در میان آن قرار می‌گیرد. خصوصیت این تراشه این است که بخش پردازشی نیز روی خود تراشه قرار گرفته است. پردازش درون تراشه‌ای (On-chip processing) سیگنال‌ها، این امکان را به تراشه می‌دهد تا به‌جای ارسال داده‌ها به خارج از بدن، برخی از وظایف پردازشی روی تراشه انجام گیرد. این محققان با چنین طرحی موفق شده‌اند تعداد کابل‌های مورد نیاز را به 13 عدد کاهش دهند. مداری که برای صرفه‌جویی توان طراحی شده است، در صورت نیاز نداشتن به حسگرها، آن‌ها را خاموش می‌کند. بر‌این اساس، ابزار 20 میلی وات توان مصرف می‌کند و به این ترتیب میزان حرارت تولید شده درون بدن را کاهش می‌دهد. دگرتکین عقیده دارد: «ابزاری که ساخته‌ایم این اجازه را به پزشکان می‌دهد تا تمام حجمی را که در پیش رویشان در یک رگ خونی است ببینند. چنین ابزاری در دست پزشکان نظیر چراغ قوه‌ای است که آن‌ها را قادر می‌سازد انسدادهای شریانی پیش روی را ببینند.» محققان نمونه‌ای اولیه از این ابزار را مورد آزمایش قرار داده‌اند که قادر است داده‌های تصویری با نرخ 60 فریم در ثانیه فراهم کند. آن‌ها در گام بعدی در نظر دارند با مطالعه روی حیوانات این فناوری را به سطح تجاری برسانند.