Ученые разрабатывают крошечные датчики для мониторинга здоровья внутри тела

Группа инженеров из Брауновский университет недавно объявила о своих новаторских исследованиях в области разработки крошечные датчики для контроля за здоровьем. Это замечательное достижение представляет собой значительный скачок в миниатюризации технологий, обещающее произвести революцию в беспроводной связи. Благодаря этому нововведению появился новый подход к сетям связи, способным передавать, получать и декодировать данные с бесчисленного множества крошечных чипов.

С появлением микросенсоров для тела открываются многообещающие горизонты для развития технологий беспроводных датчиков. Эта эволюция позволит в будущем использовать обширные сети дискретных имплантатов в имплантируемых микробных устройствах и носимых устройствах, переопределяя пределы мониторинга и взаимодействия с окружающей средой. Узнайте, как работает это технологическое открытие.

Как работают датчики?

Микросенсоры для здравоохранения тщательно разрабатываются таким образом, чтобы их можно было имплантировать в тело или интегрировать в носимые устройства, каждое из которых имитирует сложную связь между нейронами мозга. Этот инновационный подход направлен на улучшение взаимодействия между технологиями и человеческим организмом, предлагая новое измерение мониторинга и контроля.

Согласно исследованию, проведенному инженерами Университета Брауна, революционный потенциал носимых биосенсоров выделяется. Они предназначены для предоставления непрерывной физиологической информации в режиме реального времени с использованием неинвазивных измерений биохимических маркеров, присутствующих в биожидкостях, таких как слезы, слюна и пот.

Чтобы обеспечить непрерывную и бесперебойную работу, датчики разработаны с учетом энергоэффективности. Они могут работать без необходимости постоянного подключения к источнику питания или батарее благодаря внешним приемопередатчикам, которые по беспроводной сети обеспечивают питание датчиков и одновременно передают ценные данные.

Как они имплантируются в тело и сходство с мозгом

Крошечные датчики для мониторинга здоровья легко интегрируются в носимые устройства или имплантируются непосредственно в тело человека. Эти чипы, изготовленные из кремния и имеющие субмиллиметровые размеры, были разработаны для имитации сложного процесса связи между нейронами мозга с помощью всплесков электрической активности.

Благодаря этому инновационному подходу имплантируемые в тело датчики передают данные в режиме реального времени по беспроводной сети с использованием радиоволн, что не только оптимизирует потребление энергии, но и максимально увеличивает доступную полосу пропускания.

Джихум Ли, Исследователь постдокторантура из Университета Брауна, подчеркивает, что человеческий мозг работает редко, а это означает, что не все нейроны срабатывают одновременно. Чтобы обеспечить эффективность, эти чипы сжимают данные и используют редкую схему срабатывания, имитируя тем самым эффективность человеческого мозга.

Мы имитируем эту структуру в нашем подходе к беспроводным телекоммуникациям. Датчики не будут отправлять данные постоянно, они будут отправлять соответствующие данные только по мере необходимости, короткими всплесками электрических импульсов, и смогут делать это независимо от других датчиков и без координации с центральным приемником. Сделав это, мы сможем сэкономить много энергии и избежать перегрузки нашего центрального приемного узла менее важными данными.

Джихун Ли, научный сотрудник Университета Брауна.

Улучшения по сравнению с предыдущими устройствами

Профессор Школы инженерии Брауна и старший автор исследования, Арто Нумикко, рассказывает о повсеместном распространении датчиков в нашем современном мире. Будь то в автомобилях, на рабочих местах или домах, их присутствие становится все более заметным. Однако именно в человеческом теле спрос на эти датчики является наиболее актуальным и сложным.

В этом контексте профессор подчеркивает, что настоящая работа представляет собой значительный шаг вперед по сравнению с предыдущими исследованиями, проводившимися в его лаборатории в университете. Новый подход представляет систему нейронного интерфейса, которая работает через координирующую сеть небольших беспроводных датчиков, способных записывать и стимулировать активность мозга эффективным и неинвазивным способом. Это нововведение обещает открыть новые горизонты в области нейробиологии и медицины, предлагая более сложные и доступные инструменты.

Достижения для будущего здравоохранения

Микродатчики здоровья знаменуют собой значительную эволюцию в технологии беспроводных датчиков, обещая широкий спектр преимуществ для здоровья в будущем. Исследователи говорят, что эта работа представляет собой важную веху в разработке крупномасштабных беспроводных датчиков.

Более того, считается, что эти датчики окажут глубокое влияние на то, как ученые собирают и интерпретируют данные с небольших кремниевых устройств, открывая путь к прогрессу в мониторинге и лечении различных заболеваний.

Если мы продолжим использовать традиционные методы, мы не сможем собирать многоканальные данные, которые потребуются этим приложениям в таких типах систем следующего поколения.

Джихун Ли, постдокторант Университета Брауна

См. также:

Fontes: Brown, Interesting Engineering, Ученый

Рассмотрено Главкон Витал от 4.