מדענים מפתחים חיישנים זעירים לניטור הבריאות בתוך הגוף

קבוצת מהנדסים מ אוניברסיטת בראון חשפה לאחרונה את המחקר החלוצי שלה בפיתוח של חיישנים זעירים לניטור הבריאות. ההישג המדהים הזה מייצג קפיצת מדרגה משמעותית במזעור הטכנולוגיה, ומבטיח לחולל מהפכה בתקשורת האלחוטית. מהחידוש הזה מגיעה גישה חדשה לרשתות תקשורת, המסוגלת לשדר, לקבל ולפענח נתונים מאינספור שבבים זעירים.

עם הצגתם של חיישני מיקרו לגוף, נוצר אופק מבטיח להתקדמות בטכנולוגיית החיישנים האלחוטיים. אבולוציה זו תאפשר, בעתיד, שימוש ברשתות עצומות של שתלים נפרדים במכשירים מיקרוביאליים הניתנים להשתלה ובמכשירים לבישים, ותגדיר מחדש את גבולות הניטור והאינטראקציה עם הסביבה. גלה כיצד פועלת התגלית הטכנולוגית הזו.

כיצד פועלים חיישנים?

חיישני מיקרו לשירותי בריאות מתוכננים בקפידה כדי לאפשר השתלת שבבים בגוף או שילובם במכשירים לבישים, כל אחד מחקה את התקשורת המורכבת בין נוירונים במוח. גישה חדשנית זו שואפת לשפר את האינטראקציה בין הטכנולוגיה לאורגניזם האנושי, ומציעה מימד חדש של ניטור ובקרה.

על פי המחקר שבוצע על ידי מהנדסים באוניברסיטת בראון, בולט הפוטנציאל המהפכני של חיישנים ביולוגיים לבישים. הם נועדו לספק מידע פיזיולוגי רציף בזמן אמת תוך שימוש במדידות לא פולשניות של סמנים ביוכימיים הקיימים בנוזלים ביולוגיים כגון דמעות, רוק וזיעה.

כדי להבטיח פעולה רציפה וללא הפרעות, החיישנים מתוכננים להיות יעילים באנרגיה. הם יכולים לתפקד ללא צורך בחיבור כל הזמן למקור מתח או סוללה, הודות למקלטי משדר חיצוניים המספקים כוח לחיישנים באופן אלחוטי ובו זמנית משדרים את הנתונים היקרים שלהם.

איך הם מושתלים בגוף והדמיון עם המוח

החיישנים הזעירים לניטור הבריאות מתוכננים להשתלב בצורה חלקה במכשירים לבישים או מושתלים ישירות בגוף האדם. שבבים אלה, עשויים מסיליקון ובעלי ממדים של תת-מילימטר, נועדו לחקות את התהליך המורכב של תקשורת בין נוירונים במוח, באמצעות קוצים של פעילות חשמלית.

באמצעות גישה חדשנית זו, השתלת חיישנים בגוף משדרת נתונים בזמן אמת באופן אלחוטי באמצעות גלי רדיו, מה שלא רק מייעל את צריכת האנרגיה אלא גם ממקסם את רוחב הפס הזמין.

ג'יהום לי, חוקר פוסט דוקטורט מאוניברסיטת בראון, מדגיש שהמוח האנושי פועל בדלילות, מה שאומר שלא כל הנוירונים יורים בו זמנית. כדי להבטיח יעילות, שבבים אלה דוחסים נתונים ומאמצים דפוס ירי דליל, ובכך מחקים את היעילות של המוח האנושי.

אנו מחקים את המבנה הזה כאן בגישת התקשורת האלחוטית שלנו. החיישנים לא ישלחו נתונים כל הזמן, הם ישלחו רק נתונים רלוונטיים לפי הצורך, בפרצים קצרים של קוצים חשמליים, ויוכלו לעשות זאת ללא תלות בחיישנים האחרים וללא תיאום עם מקלט מרכזי. על ידי כך, נוכל לחסוך באנרגיה רבה ולהימנע מהצפת רכזת הקליטה המרכזית שלנו בנתונים פחות משמעותיים.

ג'יהון לי, פוסט דוקטורט באוניברסיטת בראון.

התקדמות לעומת מכשירים קודמים

פרופסור בבית הספר להנדסה בראון ומחבר בכיר של המחקר, ארטו נומיקו, מדבר על נוכחותם של חיישנים בעולם העכשווי שלנו. בין אם במכוניות, במקומות עבודה או בבתים, נוכחותם בולטת יותר ויותר. עם זאת, בגוף האדם עצמו הדרישה לחיישנים אלו היא דחופה ומאתגרת ביותר.

בהקשר זה מדגיש הפרופסור כי העבודה הנוכחית מהווה התקדמות משמעותית ביחס למחקרים קודמים שנעשו במעבדתו באוניברסיטה. הגישה החדשה מציגה מערכת ממשק עצבית הפועלת באמצעות רשת מתאמת של חיישנים אלחוטיים קטנים, המסוגלת לתעד ולעורר פעילות מוחית בצורה יעילה ולא פולשנית. חידוש זה מבטיח לפתוח אופקים חדשים בתחום מדעי המוח והרפואה, ומציע כלים מתוחכמים ונגישים יותר.

התקדמות לעתיד שירותי הבריאות

חיישני בריאות מיקרו מסמנים התפתחות משמעותית בטכנולוגיית החיישנים האלחוטיים, ומבטיחים מגוון רחב של יתרונות בריאותיים בעתיד. החוקרים אומרים שעבודה זו מהווה אבן דרך חשובה בפיתוח חיישנים אלחוטיים בקנה מידה גדול.

יתר על כן, מאמינים כי לחיישנים אלו תהיה השפעה עמוקה על האופן שבו מדענים אוספים ומפרשים נתונים ממכשירי סיליקון קטנים, מה שיסלול את הדרך להתקדמות בניטור וטיפול במצבים רפואיים מגוונים.

אם נמשיך להשתמש בשיטות קונבנציונליות, לא נוכל לאסוף את הנתונים הערוצים הגבוהים שיישומים אלה ידרשו בסוגים אלה של מערכות הדור הבא

ג'יהון לי, פוסט דוקטורט באוניברסיטת בראון

ראה גם:

מקורות: חום, הנדסה מעניינת, המדען

נסקר על ידי גלאוקון ויטל ב-4/4/24.