Οι επιστήμονες αναπτύσσουν μικροσκοπικούς αισθητήρες για να παρακολουθούν την υγεία μέσα στο σώμα

Μια ομάδα μηχανικών από Πανεπιστήμιο Μπράουν πρόσφατα αποκάλυψε την πρωτοποριακή της έρευνα για την ανάπτυξη μικροσκοπικοί αισθητήρες για την παρακολούθηση της υγείας. Αυτό το αξιοσημείωτο επίτευγμα αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα στη σμίκρυνση της τεχνολογίας, που υπόσχεται να φέρει επανάσταση στην ασύρματη επικοινωνία. Από αυτή την καινοτομία προέρχεται μια νέα προσέγγιση στα δίκτυα επικοινωνίας, ικανά να μεταδίδουν, να λαμβάνουν και να αποκωδικοποιούν δεδομένα από αμέτρητα μικροσκοπικά τσιπ.

Με την εισαγωγή μικροαισθητήρων για το σώμα, αναδύεται ένας πολλά υποσχόμενος ορίζοντας για προόδους στην τεχνολογία ασύρματων αισθητήρων. Αυτή η εξέλιξη θα επιτρέψει, στο μέλλον, τη χρήση τεράστιων δικτύων διακριτών εμφυτευμάτων σε εμφυτεύσιμες μικροβιακές συσκευές και φορητές συσκευές, επαναπροσδιορίζοντας τα όρια παρακολούθησης και αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Μάθετε πώς λειτουργεί αυτή η τεχνολογική ανακάλυψη.

Πώς λειτουργούν οι αισθητήρες;

Οι μικροαισθητήρες για την υγειονομική περίθαλψη έχουν σχεδιαστεί σχολαστικά ώστε να επιτρέπουν την εμφύτευση τσιπ στο σώμα ή την ενσωμάτωση σε φορητές συσκευές, καθένας από τους οποίους μιμείται την πολύπλοκη επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων στον εγκέφαλο. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση στοχεύει στη βελτίωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ της τεχνολογίας και του ανθρώπινου οργανισμού, προσφέροντας μια νέα διάσταση παρακολούθησης και ελέγχου.

Σύμφωνα με τη μελέτη που πραγματοποιήθηκε από μηχανικούς του Πανεπιστημίου Μπράουν, ξεχωρίζει η επαναστατική δυνατότητα των φορητών βιοαισθητήρων. Έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν συνεχείς φυσιολογικές πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας μη επεμβατικές μετρήσεις βιοχημικών δεικτών που υπάρχουν σε βιορευστά όπως δάκρυα, σάλιο και ιδρώτας.

Για να εξασφαλιστεί η συνεχής, αδιάλειπτη λειτουργία, οι αισθητήρες έχουν σχεδιαστεί για να είναι ενεργειακά αποδοτικοί. Μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς να χρειάζεται να είναι συνεχώς συνδεδεμένοι σε πηγή ρεύματος ή μπαταρία, χάρη σε εξωτερικούς πομποδέκτες που παρέχουν ασύρματα ισχύ στους αισθητήρες ενώ ταυτόχρονα μεταδίδουν τα πολύτιμα δεδομένα τους.

Πώς εμφυτεύονται στο σώμα και η ομοιότητα με τον εγκέφαλο

Οι μικροσκοπικοί αισθητήρες για την παρακολούθηση της υγείας έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνονται απρόσκοπτα σε φορητές συσκευές ή να εμφυτεύονται απευθείας στο ανθρώπινο σώμα. Αυτά τα τσιπ, κατασκευασμένα από πυρίτιο και με διαστάσεις υποχιλιοστών, σχεδιάστηκαν για να μιμούνται την περίπλοκη διαδικασία επικοινωνίας μεταξύ των νευρώνων στον εγκέφαλο, χρησιμοποιώντας αιχμές ηλεκτρικής δραστηριότητας.

Μέσω αυτής της καινοτόμου προσέγγισης, η εμφύτευση αισθητήρων στο σώμα μεταδίδει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο ασύρματα χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα, τα οποία όχι μόνο βελτιστοποιούν την κατανάλωση ενέργειας αλλά και μεγιστοποιούν το διαθέσιμο εύρος ζώνης.

Τζιούμ Λι, ερευνητής μεταδιδακτορικό από το Πανεπιστήμιο Brown, τονίζει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος λειτουργεί αραιά, πράγμα που σημαίνει ότι δεν πυροδοτούνται όλοι οι νευρώνες ταυτόχρονα. Για να διασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα, αυτά τα τσιπ συμπιέζουν δεδομένα και υιοθετούν ένα αραιό μοτίβο πυροδότησης, μιμούμενοι έτσι την αποτελεσματικότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Μιμούμε αυτή τη δομή εδώ στην προσέγγισή μας στις ασύρματες τηλεπικοινωνίες. Οι αισθητήρες δεν θα στέλνουν δεδομένα όλη την ώρα, θα στέλνουν μόνο σχετικά δεδομένα όπως χρειάζεται, σε σύντομες εκρήξεις ηλεκτρικών αιχμών, και θα μπορούν να το κάνουν ανεξάρτητα από τους άλλους αισθητήρες και χωρίς συντονισμό με έναν κεντρικό δέκτη. Κάνοντας αυτό, θα μπορέσουμε να εξοικονομήσουμε πολλή ενέργεια και να αποφύγουμε να πλημμυρίσουμε τον κεντρικό μας κόμβο λήψης με λιγότερο σημαντικά δεδομένα.

Jihun Lee, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο Brown.

Προόδους σε σχέση με προηγούμενες συσκευές

Brown School of Engineering καθηγητής και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, Άρτο Νουμίκκο, μιλά για την πανταχού παρουσία των αισθητήρων στον σύγχρονο κόσμο μας. Είτε σε αυτοκίνητα, είτε σε χώρους εργασίας είτε σε σπίτια, η παρουσία τους γίνεται ολοένα και πιο αισθητή. Ωστόσο, είναι στο ίδιο το ανθρώπινο σώμα όπου η ζήτηση για αυτούς τους αισθητήρες είναι πιο επείγουσα και προκλητική.

Στο πλαίσιο αυτό, ο καθηγητής τονίζει ότι η παρούσα εργασία αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο σε σχέση με προηγούμενες έρευνες που έγιναν στο εργαστήριό του στο πανεπιστήμιο. Η νέα προσέγγιση εισάγει ένα σύστημα νευρωνικής διεπαφής που λειτουργεί μέσω ενός συντονιστικού δικτύου μικρών ασύρματων αισθητήρων, ικανών να καταγράφουν και να διεγείρουν την εγκεφαλική δραστηριότητα με αποτελεσματικό και μη επεμβατικό τρόπο. Αυτή η καινοτομία υπόσχεται να ανοίξει νέους ορίζοντες στον τομέα της νευροεπιστήμης και της ιατρικής, προσφέροντας πιο εξελιγμένα και προσβάσιμα εργαλεία.

Προόδους για το μέλλον της υγειονομικής περίθαλψης

Οι μικροαισθητήρες υγείας σηματοδοτούν μια σημαντική εξέλιξη στην τεχνολογία ασύρματων αισθητήρων, υπόσχοντας ένα ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων για την υγεία στο μέλλον. Οι ερευνητές λένε ότι αυτή η εργασία αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη ασύρματων αισθητήρων μεγάλης κλίμακας.

Επιπλέον, πιστεύεται ότι αυτοί οι αισθητήρες θα έχουν βαθύ αντίκτυπο στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες συλλέγουν και ερμηνεύουν δεδομένα από μικρές συσκευές πυριτίου, ανοίγοντας το δρόμο για πρόοδο στην παρακολούθηση και τη θεραπεία διαφόρων ιατρικών καταστάσεων.

Εάν συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε συμβατικές μεθόδους, δεν θα είμαστε σε θέση να συλλέξουμε τα δεδομένα υψηλού καναλιού που θα απαιτούν αυτές οι εφαρμογές σε αυτούς τους τύπους συστημάτων επόμενης γενιάς

Jihun Lee, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο Brown

Δείτε επίσης:

Πηγές: Καστανό, Ενδιαφέρουσα Μηχανική, Ο επιστήμονας

Κριτική από Glaucon Vital στις 4/4/24.