Wissenschaftler entwickeln winzige Sensoren zur Überwachung der Gesundheit im Körper. Chips, die kleiner als ein „Salzkorn“ sind und für den drahtlosen Betrieb konzipiert sind, werden in den Körper implantiert oder in tragbare Geräte integriert

Wissenschaftler entwickeln winzige Sensoren zur Überwachung der Gesundheit im Körper

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Chips, die kleiner als ein „Salzkorn“ sind und für den drahtlosen Betrieb konzipiert sind, werden in den Körper implantiert oder in tragbare Geräte integriert


Eine Gruppe von Ingenieuren aus Universität Brown hat kürzlich seine bahnbrechende Forschung zur Entwicklung von bekannt gegeben Winzige Sensoren zur Überwachung der Gesundheit. Diese bemerkenswerte Leistung stellt einen bedeutenden Schritt in der Miniaturisierung der Technologie dar und verspricht, die drahtlose Kommunikation zu revolutionieren. Aus dieser Innovation geht ein neuer Ansatz für Kommunikationsnetzwerke hervor, der in der Lage ist, Daten von unzähligen winzigen Chips zu übertragen, zu empfangen und zu dekodieren.

Mit der Einführung von Mikrosensoren für den Körper entsteht ein vielversprechender Horizont für Fortschritte in der drahtlosen Sensortechnologie. Diese Entwicklung wird in Zukunft den Einsatz riesiger Netzwerke diskreter Implantate in implantierbaren mikrobiellen Geräten und tragbaren Geräten ermöglichen und die Grenzen der Überwachung und Interaktion mit der Umwelt neu definieren. Finden Sie heraus, wie diese technologische Entdeckung funktioniert.

Wie funktionieren Sensoren?

Wissenschaftler entwickeln winzige Sensoren zur Überwachung der Gesundheit im Körper. Chips, die kleiner als ein „Salzkorn“ sind und für den drahtlosen Betrieb konzipiert sind, werden in den Körper implantiert oder in tragbare Geräte integriert
Winzige Sensoren zur Überwachung der Gesundheit stellen einen großen Fortschritt in der Wissenschaft dar. Bild: Nick Dentamaro / Brown University

Mikrosensoren für das Gesundheitswesen werden sorgfältig entwickelt, um die Implantation von Chips in den Körper oder die Integration in tragbare Geräte zu ermöglichen, die jeweils die komplexe Kommunikation zwischen Neuronen im Gehirn nachahmen. Dieser innovative Ansatz zielt darauf ab, die Interaktion zwischen Technologie und menschlichem Organismus zu verbessern und eine neue Dimension der Überwachung und Kontrolle zu bieten.

Laut der von Ingenieuren der Brown University durchgeführten Studie sticht das revolutionäre Potenzial tragbarer Biosensoren hervor. Sie sind so konzipiert, dass sie mithilfe nicht-invasiver Messungen biochemischer Marker in Bioflüssigkeiten wie Tränen, Speichel und Schweiß kontinuierlich physiologische Informationen in Echtzeit liefern.

Um einen kontinuierlichen, unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten, sind die Sensoren energieeffizient ausgelegt. Dank externer Transceiver, die die Sensoren drahtlos mit Strom versorgen und gleichzeitig ihre wertvollen Daten übertragen, können sie funktionieren, ohne dass sie ständig an eine Stromquelle oder Batterie angeschlossen sein müssen.

Wie sie in den Körper implantiert werden und welche Ähnlichkeit sie mit dem Gehirn haben

Mikrokörpersensoren nutzen eine drahtlose Verbindung
Mikrokörpersensoren nutzen eine drahtlose Verbindung. Bild: Brown University

Die winzigen Sensoren zur Gesundheitsüberwachung sind so konzipiert, dass sie sich nahtlos in tragbare Geräte integrieren oder direkt in den menschlichen Körper implantieren lassen. Diese Chips aus Silizium mit Abmessungen im Submillimeterbereich wurden entwickelt, um den komplizierten Prozess der Kommunikation zwischen Neuronen im Gehirn mithilfe elektrischer Aktivitätsspitzen nachzuahmen.

Durch diesen innovativen Ansatz werden durch die Implantation von Sensoren im Körper Echtzeitdaten drahtlos mithilfe von Radiowellen übertragen, was nicht nur den Energieverbrauch optimiert, sondern auch die verfügbare Bandbreite maximiert.

Jihum Lee, Forscher Postdoktorand von der Brown University betont, dass das menschliche Gehirn spärlich arbeitet, was bedeutet, dass nicht alle Neuronen gleichzeitig feuern. Um die Effizienz zu gewährleisten, komprimieren diese Chips Daten und verwenden ein spärliches Feuermuster, wodurch sie die Wirksamkeit des menschlichen Gehirns nachahmen.

Wir ahmen diese Struktur hier in unserem drahtlosen Telekommunikationsansatz nach. Die Sensoren würden nicht ständig Daten senden, sondern nur bei Bedarf relevante Daten in Form von kurzen Stromspitzen und könnten dies unabhängig von den anderen Sensoren und ohne Koordinierung mit einem zentralen Empfänger tun. Auf diese Weise könnten wir viel Energie sparen und eine Überflutung unseres zentralen Empfangsknotens mit weniger wichtigen Daten vermeiden.

Jihun Lee, Postdoktorand an der Brown University.

Fortschritte gegenüber früheren Geräten

Sensoren sind in unserem täglichen Leben immer präsenter.
Sensoren sind in unserem täglichen Leben immer präsenter. Bild: Reproduktion.

Professor an der Brown School of Engineering und leitender Autor der Studie, Arto Numikko, spricht über die Allgegenwärtigkeit von Sensoren in unserer heutigen Welt. Ob in Autos, am Arbeitsplatz oder zu Hause, ihre Präsenz macht sich immer deutlicher bemerkbar. Der Bedarf an diesen Sensoren ist jedoch im menschlichen Körper selbst am dringendsten und anspruchsvollsten.

In diesem Zusammenhang betont der Professor, dass die vorliegende Arbeit einen erheblichen Fortschritt im Vergleich zu früheren Forschungen darstellt, die in seinem Labor an der Universität durchgeführt wurden. Der neue Ansatz führt ein neuronales Schnittstellensystem ein, das über ein koordinierendes Netzwerk kleiner drahtloser Sensoren arbeitet und in der Lage ist, die Gehirnaktivität auf effektive und nicht-invasive Weise aufzuzeichnen und zu stimulieren. Diese Innovation verspricht, neue Horizonte im Bereich der Neurowissenschaften und Medizin zu eröffnen und ausgefeiltere und zugänglichere Werkzeuge anzubieten.

Fortschritte für die Zukunft des Gesundheitswesens

Mikro-Gesundheitssensoren können große Fortschritte für die Zukunft des Gesundheitswesens bringen.
Mikro-Gesundheitssensoren können große Fortschritte für die Zukunft des Gesundheitswesens bringen. Bild: Pexels/Edward Jenner

Mikro-Gesundheitssensoren stellen eine bedeutende Weiterentwicklung der drahtlosen Sensortechnologie dar und versprechen für die Zukunft zahlreiche gesundheitliche Vorteile. Die Forscher sagen, dass diese Arbeit einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung großflächiger drahtloser Sensoren darstellt.

Darüber hinaus geht man davon aus, dass diese Sensoren einen tiefgreifenden Einfluss auf die Art und Weise haben werden, wie Wissenschaftler Daten von kleinen Siliziumgeräten sammeln und interpretieren und den Weg für Fortschritte bei der Überwachung und Behandlung verschiedener medizinischer Erkrankungen ebnen.

Wenn wir weiterhin herkömmliche Methoden verwenden, werden wir nicht in der Lage sein, die High-Channel-Daten zu erfassen, die diese Anwendungen in solchen Systemen der nächsten Generation benötigen

Jihun Lee, Postdoktorand an der Brown University

Siehe auch:

Fontes: Brown, Interessantes Engineering, The Scientist

Rezensiert von Glaukon Vital in 4 / 4 / 24.


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