Μικροσκοπικοί αισθητήρες για παρακολούθηση της υγείας σε πραγματικό χρόνο

0
Διαβάστε επίσης

Μηχανικοί του University of California, Berkeley κατασκεύασαν τους πρώτους ασύρματους αισθητήρες, μεγέθους κόκκου σκόνης, που μπορούν να εμφυτεύονται στο σώμα- φέρνοντας ακόμα πιο κοντά την ημέρα κατά την οποία μία συσκευή πχ σαν το Titbit, θα παρακολουθεί τα εσωτερικά νεύρα, μύες και όργανα σε πραγματικό χρόνο.

Επίσης, καθώς αυτοί οι αισθητήρες (που δεν χρειάζονται μπαταρία) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να διεγείρουν νεύρα και μύες, η τεχνολογία αυτή ανοίγει επίσης τον δρόμο για «ηλεκτροφάρμακα/ ηλεκτροκευτικά»(electroceuticals) για την αντιμετώπιση διαταραχών όπως η επιληψία, για διέγερση του ανοσοποιητικού συστήματος κ.α.

Η αποκαλούμενη «νευρική σκόνη» (neural dust) την οποία η ομάδα εμφύτευσε σε μύες και περιφερειακά νεύρα αρουραίων, είναι μοναδική από την άποψη ότι χρησιμοποιούνται υπέρηχοι τόσο για την τροφοδοσία με ενέργεια όσο και για την πραγματοποίηση μετρήσεων. Η τεχνολογία υπερήχων έχει αναπτυχθεί ήδη αρκετά για χρήση σε νοσοκομεία, και οι δονήσεις υπερήχων μπορούν να διεισδύουν σχεδόν οπουδήποτε στο σώμα, αντίθετα με τα ραδιοκύματα, όπως αναφέρουν οι ερευνητές.

«Νομίζω πως οι μακροπρόθεσμες προοπτικές για τη νευρική σκόνη δεν έχουν να κάνουν μόνο με τα νεύρα και τον εγκέφαλο, αλλά είναι πολύ πιο ευρείες» λέει ο Μισέλ Μαχαρμπίζ, αναπληρωτής καθηγητής ηλεκτρολογίας – μηχανολογίας και επιστημών υπολογιστών και ένας από τους βασικούς συντελεστές της μελέτης. «Η πρόσβαση σε τηλεμετρία μέσα από το σώμα δεν ήταν ποτέ δυνατή, επειδή δεν υπήρχε τρόπος να βάλουμε κάτι πολύ μικρό πολύ βαθιά. Αλλά τώρα μπορώ να πάρω έναν μικροσκοπικό κόκκο και να τον βάλω δίπλα σε ένα νεύρο ή όργανο, το γαστρεντερικό σας σύστημα ή έναν μυ, και να δω τα δεδομένα».

Ο Μαχαρμπίζ, ο νευροεπιστήμονας Χοσέ Καρμένα, καθηγητής ηλεκτρολογίας-μηχανολογίας και επιστημών υπολογιστή και μέλος του Helen Wills Neuroscience Institute και οι συνάδελφοί τους παρουσιάζουν τα αποτελέσματα της δουλειάς τους στο τεύχος Αυγούστου του Neuron.

Οι αισθητήρες, τους οποίους οι ερευνητές έχουν ήδη συρρικνώσει σε μέγεθος ενός κύβου ενός χιλιοστού – ή, εναλλακτικά, ενός μεγάλου κόκκου σκόνης – περιέχουν έναν πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο που μετατρέπει τις δονήσεις υπερήχων από το εξωτερικό του σώματος σε ηλεκτρισμό για την τροφοδοσία με ενέργεια ενός μικρού τρανζίστορ που είναι σε επαφή με ίνες μυών ή νεύρων. Οι μεταβολές τάσης στις ίνες αλλάζουν το κύκλωμα και τη δόνηση του κρυστάλλου, που αλλάζει την ηχώ η οποία ανιχνεύεται από τον δέκτη υπερήχων – την ίδια συσκευή που παράγει τις δονήσεις.

Τα πειράματα μέχρι τώρα είχαν να κάνουν με το περιφερειακό νευρικό σύστημα και τους μύες, ωστόσο θεωρείται πως θα δουλεύουν καλά και στο κεντρικό νευρικό σύστημα και τον εγκέφαλο για τον έλεγχο προσθετικών μελών. Τα σημερινά εμφυτεύσιμα ηλεκτρόδια υποβαθμίζονται μέσα σε 1-2 χρόνια, και όλα συνδέονται με καλώδια που περνούν μέσα από τρύπες στο κρανίο. Ασύρματοι αισθητήρες – δεκάδες ή εκατοντάδες – θα μπορούσαν να τοποθετηθούν αντ “αυτών στο σώμα, αποφεύγοντας μολύνσεις και άλλες δυσάρεστες καταστάσεις με τα ηλεκτρόδια. Επίσης, οι ερευνητές επιδιώκουν την περαιτέρω συρρίκνωση και την επέκταση των δυνατοτήτων τους για τον εντοπισμό μη ηλεκτρικών σημάτων, όπως τα επίπεδα οξυγόνου και ορμονών.

«Το όραμα είναι η εμφύτευση αυτών τον κόκκων νευρικής σκόνης οπουδήποτε στο σώμα, σε συνδυασμό με ένα τσιρότο πάνω από το σημείο ενδιαφέροντος, που θα στέλνει κύματα υπερήχων για να τους “ξυπνά” και να λαμβάνει πληροφορίες από αυτούς» λέει ο Ντονγκτσίν Σέο, τελειόφοιτος ηλεκτρολογίας- μηχανολογίας και επιστημών υπολογιστών. «Μακροπρόθεσμα θα χρησιμοποιείς πολλαπλά εμφυτεύματα και ένα τσιρότο που θα επικοινωνεί με κάθε εμφύτευμα μεμονωμένα, ή με όλα ταυτόχρονα».

Παλαιότερα άρθρα: