Avaa keskimääräinen kannettava tietokone ja näet kaksi asiaa: prosessori, jonka koko on puolet dollaria, ja suhteellisen massiiviset osat, joita tarvitaan sen virran saamiseen - etenkin akku.
Sama pätee elektronisiin lääketieteellisiin implantteihin, kuten sydämentahdistimiin. Mutta ihmiskehossa ei usein ole tilaa suurelle virtalähteelle. Joten tutkijaryhmä, jota johtaa Stanfordin yliopiston teknillisen korkeakoulun sähkötekniikan apulaisprofessori Ada Poon, on kehittänyt tavan ladata langattomasti kehon sisälle sijoitettuja laitteita - mahdollistaen lääketieteellisten laitteiden käytön niin pieninä kuin riisinjyvä.
Tiimin latausjärjestelmä on riff tekniikka, jota käytetään sähköisten hammasharjojen, älypuhelimien ja muiden pienten laitteiden virrankulutukseen. Näissä kokoonpanoissa sähkö kulkee virtalähteessä olevan kelan läpi, muodostaen sähkömagneettisen kentän. Itse laitteen vastaava kela kerää energiaa siitä kentästä, joka indusoi virran, joka voi antaa laitteelle virtaa tai ladata akun. Tämäntyyppinen aalto, joka tunnetaan nimellä “lähikenttä”, ei kuitenkaan voi kulkea kovin kaukana tai kulkea kudoksen läpi.
Vaikka sydämentahdistimessa on tilaa akun kanssa sydämen lähellä, muut kehon osat tarjoavat vähemmän tilaa työskennellä. Esimerkiksi aivoissa ei ole tilaa implantille, joka istuu oikealla puolella hoitopaikkaa. Sen sijaan lääkäreiden olisi sijoitettava se kohtaan, jossa on suhteellisen avoin alue, kuten niska takana, ja käytettävä johtoja tavoittelukohtaan pääsemiseksi.
"Emme ole mitenkään ensimmäiset, jotka tekevät langattomia virranilmaisuja lääketieteellisille implantteille", selittää tutkimuksen yhteistyön jatko-opiskelija John Ho. ”[Implantteja] käytetään esimerkiksi sisäkorvaimplantteihin, mutta itse [virtalähteen] on oltava melko suuri ja implantin on oltava hyvin matala. Ne eivät pääse ruumiin tärkeisiin paikkoihin, kuten sydämeen tai aivoihin. "
Siksi Poonin työ pyrkii tutkimaan, kuinka käyttää ”biologista kudosta energian kuljettamiseen”, hän sanoo. Hänen 2 mm x 3 mm: n elektroninen implantti toimitetaan kehon läpi luottokortin kokoisella lähteellä (ladataan itsenäisesti) sen ulkopuolella.
Hänen tiiminsä löysi ainutlaatuisen tavan manipuloida aaltoja niin, että ne leviävät ja kulkevat elävän kudoksen läpi. Virtalähde tuottaa tietyn mallin lähikentän sähkömagneettisia aaltoja. Kun pulssit osuvat elävään kudokseen ja ovat vuorovaikutuksessa niiden kanssa, niistä tulee uuden tyyppisiä aaltoja, nimeltään ”keskikenttä”. ”Kun asetat [virtalähteemme] vartalon päälle, kudoksen ominaisuudet todella muuntavat aallot”, hän sanoi selittää.
Implantaatti on osa lääketieteellisten hoitomuotojen luokkaa, joka tunnetaan nimellä "sähkölääkkeet".
Monet kehomme toiminnoista ovat luonteeltaan sähköisiä, joten hermokuidun lähelle sijoitettu elektroninen implantti voisi antaa pieniä pulsseja, jotka tarjoavat kohdennetumman terapian kuin globaalisti vaikuttavat lääkkeet.
"Haluamme nähdä, voidaanko elektroniikkaa käyttää sairauksien hoitoon lääkehoidon täydentäjänä vai lääkehoidon korvikkeena", Poon sanoo
Menetelmä näyttää toistaiseksi olevan turvallinen. Ryhmä pystyi siirtämään voimaa sian implanttiin - mittakaavassa ihmisen kaltaiseen eläimeen - ja asetti kanin sydämen vauhdin. Ja riippumaton laboratorio Bay-alueella havaitsi, että Poonin järjestelmän tuottamat radioaallot eivät ole vaarallisempia kuin matkapuhelimen.
Hän toivoo aloittavansa ihmiskokeet vuoden sisällä. Alkuperäiset tutkimukset keskittyvät kivun hallintaan. Mutta Ho sanoo, että se on vain jäävuoren huippu; ryhmä työskentelee yliopiston lääketieteellisen koulun laboratorioiden kanssa löytääkseen mahdollisia käyttötapoja muihin sairauksiin, joihin voi kuulua epilepsia, Parkinsonin tai virtsainkontinenssi.
Poonin kaltainen järjestelmä saavuttaa useita vuosia kuluttajien lääketieteellisiin laitteisiin. Mutta vaihe uudelle elektronisen lääketieteen aikakaudelle on varmasti asetettu.
