Ασύρματο σύστημα μπορεί να θέσει σε λειτουργία μικροσυσκευές μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
Ερευνητές του MIT, σε συνεργασία με επιστήμονες του Brigham και του Women’s Hospital, ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο τροφοδοσίας και επικοινωνίας με εμφυτευμένες συσκευές στο ανθρώπινο σώμα. Τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή φαρμάκων, την παρακολούθηση της κατάστασης του ανθρωπίνου σώματος ή τη θεραπεία ασθενειών διεγείροντας τον εγκέφαλο με ηλεκτρισμό ή φως.
Τα εμφυτεύματα τροφοδοτούνται από κύματα ραδιοσυχνοτήτων, τα οποία μπορούν να περάσουν με ασφάλεια μέσα από ανθρώπινους ιστούς. Σε δοκιμές που έγιναν σε ζώα, οι ερευνητές έδειξαν ότι τα κύματα μπορούν να τροφοδοτήσουν συσκευές που βρίσκονται σε βάθος 10 εκατοστών μεσα στο ανθρώπινο σωμα, από απόσταση 1 μέτρου.
«Αν και αυτές οι εμφυτεύσιμες συσκευές δεν έχουν μπαταρίες, μπορούμε τώρα να επικοινωνήσουμε μεταξύ τους από απόσταση έξω από το σώμα. Αυτό ανοίγει νέους ορίζοντες στην δημιουργία ιατρικών εφαρμογών», λέει ο Fadel Adib, επίκουρος καθηγητής στο Media Lab του MIT.
Οι ερευνητές του MIT ανέπτυξαν τεχνολογία που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εξ αποστάσεως ενεργοποίηση «έξυπνων χαπιών» για την παροχή φαρμάκων.
Επειδή δεν απαιτούν μπαταρία, οι συσκευές μπορεί να είναι μικροσκοπικές. Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές δοκίμασαν ένα πρωτότυπο περίπου στο μέγεθος ενός κόκκου ρυζιού, αλλά αναμένουν ότι θα μπορούσε να γίνει ακόμη μικρότερο.
«Η ικανότητα επικοινωνίας με αυτά τα συστήματα χωρίς την ανάγκη μπαταρίας θα ήταν σημαντική πρόοδος. Αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην παροχή ενός φαρμάκου», λέει ο Giovanni Traverso, επίκουρος καθηγητής στο Brigham and Women’s Hospital (BWH), Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ.
Ασύρματη επικοινωνία
Ιατρικές συσκευές σε μορφή χαπιού ή εμφυτεύματος στο σώμα θα μπορούσαν να προσφέρουν στους γιατρούς νέους τρόπους διάγνωσης, παρακολούθησης και θεραπείας πολλών ασθενειών. Το εργαστήριο του Traverso εργάζεται τώρα σε μια ποικιλία χαπιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χορήγηση φαρμάκων , την παρακολούθηση ζωτικών σημείων και την ανίχνευση κίνησης του γαστρεντερικού σωλήνα .
Στον εγκέφαλο, τα εμφυτεύσιμα ηλεκτρόδια που παρέχουν ηλεκτρικό ρεύμα χρησιμοποιούνται για μια τεχνική γνωστή ως βαθιά εγκεφαλική διέγερση, η οποία χρησιμοποιείται συχνά για τη θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον ή της επιληψίας. Αυτά τα ηλεκτρόδια ελέγχονται τώρα από μια συσκευή που μοιάζει με βηματοδότη εμφυτευμένη κάτω από το δέρμα, η οποία θα μπορούσε να εξαλειφθεί εάν χρησιμοποιηθεί ασύρματη τροφοδοσία. Τα ασύρματα εμφυτεύματα εγκεφάλου θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στην παροχή φωτός για την τόνωση ή την αναστολή της δραστηριότητας των νευρώνων μέσω της οπτογενετικής, η οποία μέχρι στιγμής δεν έχει προσαρμοστεί για χρήση σε ανθρώπους, αλλά θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για τη θεραπεία πολλών νευρολογικών διαταραχών.
Επί του παρόντος, οι εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές, όπως οι βηματοδότες, φέρουν τις δικές τους μπαταρίες, οι οποίες καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του χώρου της συσκευής και προσφέρουν περιορισμένη διάρκεια ζωής. Ο Adib, ο οποίος οραματίζεται πολύ μικρότερες συσκευές χωρίς μπαταρίες, έχει εξερευνήσει τη δυνατότητα ασύρματης τροφοδοσίας εμφυτεύσιμων συσκευών με ραδιοκύματα που εκπέμπονται από κεραίες έξω από το σώμα.
Μέχρι τώρα, αυτό ήταν δύσκολο να επιτευχθεί, επειδή τα ραδιοκύματα τείνουν να διαχέονται καθώς περνούν μέσα από το σώμα, έτσι καταλήγουν να είναι πολύ αδύναμα για να παρέχουν αρκετή ισχύ. Για να το ξεπεράσουν, οι ερευνητές επινόησαν ένα σύστημα που ονομάζουν «In Vivo Networking» (IVN). Αυτό το σύστημα βασίζεται σε μια σειρά από κεραίες που εκπέμπουν ραδιοκύματα ελαφρώς διαφορετικών συχνοτήτων. Καθώς τα ραδιοκύματα ταξιδεύουν, επικαλύπτονται και συνδυάζονται με διαφορετικούς τρόπους. Σε ορισμένα σημεία, όπου τα υψηλά σημεία των κυμάτων επικαλύπτονται, μπορούν να παρέχουν αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσει έναν εμφυτευμένο αισθητήρα.
«Επιλέξαμε συχνότητες που είναι ελαφρώς διαφορετικές μεταξύ τους, και με αυτόν τον τρόπο, γνωρίζουμε ότι κάποια στιγμή αυτές θα φτάσουν τα υψηλά τους ταυτόχρονα. Όταν φτάσουν στα ύψη ταυτόχρονα, είναι σε θέση να ξεπεράσουν το ενεργειακό όριο που απαιτείται για την τροφοδοσία της συσκευής», λέει ο Adib.
Με το νέο σύστημα, οι ερευνητές δεν χρειάζεται να γνωρίζουν την ακριβή θέση των αισθητήρων στο σώμα, καθώς η ισχύς μεταδίδεται σε μεγάλη περιοχή. Αυτό σημαίνει επίσης ότι μπορούν να τροφοδοτήσουν πολλές συσκευές ταυτόχρονα. Την ίδια στιγμή που οι αισθητήρες λαμβάνουν μια ριπή ισχύος, λαμβάνουν επίσης ένα σήμα που τους λέει να μεταδώσουν πληροφορίες πίσω στην κεραία. Αυτό το σήμα θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την τόνωση της απελευθέρωσης ενός φαρμάκου, μιας έκρηξης ηλεκτρισμού ή ενός παλμού φωτός, λένε οι ερευνητές.
Ισχύς μεγάλων αποστάσεων
Σε δοκιμές που έγιναν σε χοίρους, οι ερευνητές έδειξαν ότι μπορούσαν να στείλουν ενέργεια έως και ένα μέτρο έξω από το σώμα, σε έναν αισθητήρα που είχε βάθος 10 εκατοστών στο σώμα. Εάν οι αισθητήρες βρίσκονται πολύ κοντά στην επιφάνεια του δέρματος, μπορούν να τροφοδοτηθούν από απόσταση έως και 38 μέτρων.
“Υπάρχει επί του παρόντος μια αντιστάθμιση μεταξύ του πόσο βαθιά μπορείτε να πάτε και πόσο μακριά μπορείτε να πάτε έξω από το σώμα”, λέει ο Adib.
Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για να κάνουν την παροχή ενέργειας πιο αποτελεσματική και να την μεταφέρουν σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Αυτή η τεχνολογία έχει επίσης τη δυνατότητα να βελτιώσει τις εφαρμογές RFID σε άλλους τομείς, επιτρέποντας την παρακολούθηση αντικειμένων και την επικοινωνία σε μεγαλύτερες αποστάσεις, λένε οι ερευνητές.
Δείτε τον Άλμπερτ Μπουρλά να μιλάει για την συγκεκριμένη τεχνολογία στο world economics forum
