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Un gruppo di ingegneri di Università Marrone ha recentemente rivelato la sua ricerca pionieristica nello sviluppo di minuscoli sensori per monitorare la salute. Questo notevole risultato rappresenta un passo avanti significativo nella miniaturizzazione della tecnologia, promettendo di rivoluzionare la comunicazione wireless. Da questa innovazione nasce un nuovo approccio alle reti di comunicazione, in grado di trasmettere, ricevere e decodificare dati da innumerevoli minuscoli chip.
Con l’introduzione dei microsensori per il corpo emerge un orizzonte promettente per i progressi nella tecnologia dei sensori wireless. Questa evoluzione consentirà, in futuro, l’utilizzo di vaste reti di impianti discreti in dispositivi microbici impiantabili e dispositivi indossabili, ridefinendo i limiti del monitoraggio e dell’interazione con l’ambiente. Scopri come funziona questa scoperta tecnologica.
Come funzionano i sensori?
I microsensori per l'assistenza sanitaria sono meticolosamente progettati per consentire l'impianto di chip nel corpo o l'integrazione in dispositivi indossabili, ciascuno dei quali imita la complessa comunicazione tra i neuroni nel cervello. Questo approccio innovativo mira a migliorare l’interazione tra la tecnologia e l’organismo umano, offrendo una nuova dimensione di monitoraggio e controllo.
Secondo lo studio condotto dagli ingegneri della Brown University emerge il potenziale rivoluzionario dei biosensori indossabili. Sono progettati per fornire informazioni fisiologiche continue e in tempo reale utilizzando misurazioni non invasive di marcatori biochimici presenti nei biofluidi come lacrime, saliva e sudore.
Per garantire un funzionamento continuo e ininterrotto, i sensori sono progettati per essere efficienti dal punto di vista energetico. Possono funzionare senza la necessità di essere costantemente collegati a una fonte di alimentazione o a una batteria, grazie a ricetrasmettitori esterni che forniscono alimentazione in modalità wireless ai sensori trasmettendo contemporaneamente i loro preziosi dati.
Come vengono impiantati nel corpo e la somiglianza con il cervello
I minuscoli sensori per il monitoraggio della salute sono progettati per integrarsi perfettamente nei dispositivi indossabili o impiantati direttamente nel corpo umano. Questi chip, realizzati in silicio e con dimensioni submillimetriche, sono stati progettati per emulare l'intricato processo di comunicazione tra i neuroni nel cervello, utilizzando picchi di attività elettrica.
Attraverso questo approccio innovativo, l’impianto di sensori nel corpo trasmette dati in tempo reale in modalità wireless utilizzando onde radio, il che non solo ottimizza il consumo di energia ma massimizza anche la larghezza di banda disponibile.
Jihum Lee, ricercatore post dottorato della Brown University, evidenzia che il cervello umano funziona in modo sparso, il che significa che non tutti i neuroni si attivano contemporaneamente. Per garantire l’efficienza, questi chip comprimono i dati e adottano uno schema di attivazione sparso, imitando così l’efficacia del cervello umano.
Stiamo imitando questa struttura qui nel nostro approccio alle telecomunicazioni wireless. I sensori non invierebbero dati continuamente, invierebbero solo dati rilevanti quando necessario, in brevi raffiche di picchi elettrici, e sarebbero in grado di farlo indipendentemente dagli altri sensori e senza coordinarsi con un ricevitore centrale. In questo modo, potremmo risparmiare molta energia ed evitare di inondare il nostro hub di ricezione centrale con dati meno significativi.
Jihun Lee, ricercatore post-dottorato presso la Brown University.
Avanzamenti rispetto ai dispositivi precedenti
Professore della Brown School of Engineering e autore senior dello studio, Arto Numikko, parla dell'ubiquità dei sensori nel nostro mondo contemporaneo. Che si tratti di automobili, luoghi di lavoro o case, la loro presenza è sempre più evidente. Tuttavia, è nel corpo umano stesso che la richiesta di questi sensori è più urgente e impegnativa.
In questo contesto, il professore sottolinea che il presente lavoro rappresenta un progresso significativo rispetto alle precedenti ricerche condotte nel suo laboratorio universitario. Il nuovo approccio introduce un sistema di interfaccia neurale che opera attraverso una rete coordinata di piccoli sensori wireless, in grado di registrare e stimolare l’attività cerebrale in modo efficace e non invasivo. Questa innovazione promette di aprire nuovi orizzonti nel campo delle neuroscienze e della medicina, offrendo strumenti più sofisticati e accessibili.
Progressi per il futuro dell’assistenza sanitaria
I microsensori sanitari segnano un’evoluzione significativa nella tecnologia dei sensori wireless, promettendo un’ampia gamma di benefici per la salute in futuro. I ricercatori affermano che questo lavoro rappresenta una pietra miliare importante nello sviluppo di sensori wireless su larga scala.
Inoltre, si ritiene che questi sensori avranno un profondo impatto sul modo in cui gli scienziati raccolgono e interpretano i dati provenienti da piccoli dispositivi al silicio, aprendo la strada a progressi nel monitoraggio e nel trattamento di diverse condizioni mediche.
Se continuiamo a utilizzare metodi convenzionali, non saremo in grado di raccogliere i dati ad alto canale che queste applicazioni richiederanno in questi tipi di sistemi di prossima generazione
Jihun Lee, ricercatore post-dottorato presso la Brown University
Vedi anche:
Fonti: Brown, Ingegneria interessante, The Scientist
Recensito da Glaucone Vitale il 4/4/24.
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