Forskere utvikler små sensorer for å overvåke helsen inne i kroppen

En gruppe ingeniører fra Brown University nylig avslørt sin banebrytende forskning på utvikling av små sensorer for å overvåke helsen. Denne bemerkelsesverdige prestasjonen representerer et betydelig sprang i miniatyriseringen av teknologi, og lover å revolusjonere trådløs kommunikasjon. Fra denne innovasjonen kommer en ny tilnærming til kommunikasjonsnettverk, som er i stand til å overføre, motta og dekode data fra utallige små brikker.

Med introduksjonen av mikrosensorer for kroppen dukker det opp en lovende horisont for fremskritt innen trådløs sensorteknologi. Denne utviklingen vil i fremtiden muliggjøre bruk av enorme nettverk av diskrete implantater i implanterbare mikrobielle enheter og bærbare enheter, og redefinere grensene for overvåking og interaksjon med miljøet. Finn ut hvordan denne teknologiske oppdagelsen fungerer.

Hvordan fungerer sensorer?

Mikrosensorer for helsevesenet er omhyggelig designet for å tillate at brikker kan implanteres i kroppen eller integreres i bærbare enheter, som hver etterligner den komplekse kommunikasjonen mellom nevroner i hjernen. Denne innovative tilnærmingen tar sikte på å forbedre samspillet mellom teknologi og den menneskelige organismen, og tilbyr en ny dimensjon av overvåking og kontroll.

I følge studien utført av ingeniører ved Brown University, skiller det revolusjonerende potensialet til bærbare biosensorer seg ut. De er designet for å gi kontinuerlig fysiologisk informasjon i sanntid ved bruk av ikke-invasive målinger av biokjemiske markører som finnes i biovæsker som tårer, spytt og svette.

For å sikre kontinuerlig, uavbrutt drift, er sensorene designet for å være energieffektive. De kan fungere uten behov for konstant å være koblet til en strømkilde eller batteri, takket være eksterne transceivere som trådløst gir strøm til sensorene mens de samtidig overfører deres dyrebare data.

Hvordan de er implantert i kroppen og likheten med hjernen

De små sensorene for overvåking av helse er designet for å integreres sømløst i bærbare enheter eller implanteres direkte i menneskekroppen. Disse brikkene, laget av silisium og med submillimeter dimensjoner, ble designet for å etterligne den intrikate prosessen med kommunikasjon mellom nevroner i hjernen, ved å bruke pigger av elektrisk aktivitet.

Gjennom denne innovative tilnærmingen overfører implanterende sensorer i kroppen sanntidsdata trådløst ved hjelp av radiobølger, som ikke bare optimerer energiforbruket, men også maksimerer tilgjengelig båndbredde.

Jihum Lee, forsker postdoktor fra Brown University, fremhever at den menneskelige hjernen fungerer sparsomt, noe som betyr at ikke alle nevroner skyter samtidig. For å sikre effektivitet, komprimerer disse brikkene data og bruker et sparsomt avfyringsmønster, og etterligner dermed effektiviteten til den menneskelige hjernen.

Vi etterligner denne strukturen her i vår tilnærming til trådløs telekommunikasjon. Sensorene ville ikke sende data hele tiden, de ville bare sende relevante data etter behov, i korte støt av elektriske pigger, og ville kunne gjøre dette uavhengig av de andre sensorene og uten å koordinere med en sentral mottaker. Ved å gjøre dette vil vi kunne spare mye energi og unngå å oversvømme vår sentrale mottakshub med mindre viktige data.

Jihun Lee, postdoktor ved Brown University.

Fremskritt i forhold til tidligere enheter

Brown School of Engineering professor og seniorforfatter av studien, Arto Numikko, snakker om allestedsnærværende sensorer i vår samtidsverden. Enten det er i biler, på arbeidsplasser eller i hjemmet, blir deres tilstedeværelse stadig mer merkbar. Det er imidlertid i selve menneskekroppen hvor etterspørselen etter disse sensorene er mest presserende og utfordrende.

Professoren understreker i denne sammenheng at dette arbeidet representerer et betydelig fremskritt i forhold til tidligere forskning utført i hans laboratorium ved universitetet. Den nye tilnærmingen introduserer et nevralt grensesnittsystem som opererer gjennom et koordinerende nettverk av små trådløse sensorer, som er i stand til å registrere og stimulere hjerneaktivitet på en effektiv og ikke-invasiv måte. Denne innovasjonen lover å åpne nye horisonter innen nevrovitenskap og medisin, og tilbyr mer sofistikerte og tilgjengelige verktøy.

Fremskritt for fremtidens helsevesen

Mikrohelsesensorer markerer en betydelig utvikling innen trådløs sensorteknologi, og lover et bredt spekter av helsefordeler i fremtiden. Forskerne sier at dette arbeidet representerer en viktig milepæl i utviklingen av storskala trådløse sensorer.

Videre antas det at disse sensorene vil ha en dyp innvirkning på måten forskere samler inn og tolker data fra små silisiumenheter, og baner vei for fremskritt innen overvåking og behandling av ulike medisinske tilstander.

Hvis vi fortsetter å bruke konvensjonelle metoder, vil vi ikke være i stand til å samle høykanalsdataene som disse applikasjonene vil kreve i denne typen neste generasjons systemer

Jihun Lee, postdoktor ved Brown University

Veja também:

Kilder: brun, Interessant engineering, Vitenskapsmannen

Anmeldt av Glaucon Vital den 4.