MIT-forskare har utvecklat sätt att driva och kommunicera med batterifria nano-enheter implanterade djupt i människokroppen som kan användas för att behandla sjukdomar.
Implantat, som drivs av radiofrekvensvågor, anses ha potential att användas för att ge mediciner, övervaka tillstånd i kroppen eller behandla sjukdomar.
Fadel Adib, som är biträdande professor vid MITs Media Lab, är en äldre författare till en artikel om forskning som han kommer att presentera vid Association for Computer Computing Special Interest Groups on Data Communication (SIGCOMM) konferens i augusti.
“Även om dessa små implantatapparater inte har batterier, kan vi nu kommunicera med dem på distans utanför kroppen. Detta öppnar upp en helt ny typ av medicinsk applikation,” sade Adib.
Prototypen som används av forskarna är storleken på ett riskorn och potentiellt mindre eftersom det inte kräver batterier. Som referens bär aktuella implanterbara medicinska apparater som pacemaker sina egna batterier, som ansvarar för de flesta av deras storlekar och erbjuder en begränsad livslängd.
Adib har undersökt möjligheten att trådlösa drivna implanterbara enheter med radiovågor som avges av antenner utanför kroppen, vilket vanligtvis är svåra eftersom radiovågor kämpar för att passera genom människokroppen och så småningom blir för svaga för att tillhandahålla tillräckligt med ström.
För att förbättra kommunikationen med implanterade enheter designade forskarna ett system som de kalladeVivo Networking (IVN) som använder flera antenner för att avge radiovågor vid något olika frekvenser.
När radiovågorna rör sig överlappar de varandra och går samman på olika sätt. Vid vissa punkter, där vågornas höga punkter överlappar, kan de ge tillräckligt med energi för att driva den implanterade sensorn.
“Vi valde frekvenser som var något olika från varandra, och genom att göra det visste vi att de vid någon tidpunkt skulle nå sin höjd på samma gång. När de nådde sin höjd kunde de överträffa den tröskel energi som behövs för att driva enheten,” Adib lagt till.
Enheten har testats hos grisar och forskning visar att IVN-radiovågor kan skicka kraft upp till en meter utanför kroppen till sensorer som är 10 cm djupa i kroppen. Sensorer som ligger närmare huden kan drivas från ett avstånd av 38 meter.
Det nya systemet kräver inte kunskap om sensorns exakta placering i kroppen eftersom kraft överförs till ett stort område. Det betyder att de kan driva flera enheter samtidigt.
Sensorer får signaler som säger dem att vidarebefordra information tillbaka till antennen, som enligt forskning kan användas för att stimulera frisläppande av läkemedel.
Denna implanterade eller till och med smälta enhet kan erbjuda läkare ett nytt sätt att diagnostisera, övervaka och behandla många sjukdomar. Till exempel kan enheten integreras med neurostimulatorer som utför djup hjärnstimulering för att behandla sjukdomar såsom Parkinsons eller epilepsi.
Bild: Shutterstock
