nl.3b-international.com
Tiny Wireless Device zet zichzelf aan via Bloodstream
Ingenieurs van Stanford University hebben aangetoond hoe een klein, extern geregeld, draadloos aangedreven medisch apparaat zichzelf door het bloed kan voortstuwen, op een manier die doet denken aan de film Fantastic Voyage uit 1966, waarbij een microscopische onderzeeër en een wetenschappelijk team in de bloedbaan worden geïnjecteerd van een man.
Universitair docent en elektrotechnisch ingenieur Ada Poon leidt de Poon Research Group aan de Stanford University School of Engineering. Zij en haar team streven naar nieuwe manieren om draadloze communicatie en geïntegreerde schakelingstechnologieën in de geneeskunde te gebruiken.
Eerder dit jaar presenteerde Poon op de International Solid State Circuits Conference (ISSCC) in San Francisco, vóór een publiek van haar leeftijdsgenoten, een studie die suggereert dat de dag waarop we worden uitgenodigd om "de chirurg in te slikken" deel uitmaakt van een diagnostische test. kan dichterbij zijn dan we ons hadden voorgesteld.
Poon zei in een Stanford-mededeling in maart:
"Er is nog veel ruimte voor verbetering en er blijft nog veel werk over voordat deze apparaten klaar zijn voor medische toepassingen. Maar voor het eerst in tientallen jaren lijkt de mogelijkheid dichterbij dan ooit."
Kleine implanteerbare medische apparaten bestaan ??al een tijdje, maar de meeste zijn beperkt door stroombeperkingen: hun batterijen zijn groot en zwaar en moeten af ??en toe worden vervangen. Ze nemen bijna de helft van het formaat in beslag.
Het laboratorium van Poon ontwikkelt een nieuw type apparaat dat kan worden geïmplanteerd of geïnjecteerd in het lichaam en draadloos kan worden gevoed via elektromagnetische radiogolven die op afstand van buiten het lichaam worden uitgezonden. Geen batterij of kabels nodig, het kan klein en onbelast zijn.
Co-auteur van de studie, Teresa Meng, is hoogleraar elektrotechniek en ook van computerwetenschappen aan Stanford. Ze zei dat terwijl de implantaattechnologie bedreven is geworden in het krimpen van elektronische en mechanische onderdelen, de energieopslag is achtergebleven.
"Dit verhindert ons waar we implantaten in het lichaam kunnen plaatsen, maar het creëert ook het risico van corrosie of gebroken draden, om nog te zwijgen van het vervangen van verouderde batterijen", legde ze uit.
Poon zei dat dergelijke apparaten een revolutie teweeg kunnen brengen in de medische technologie en toepassingen kunnen bieden van diagnostiek tot minimaal invasieve chirurgie. Stationaire versies omvatten apparaten zoals medicijnpompen, cochleaire implantaten, pacemakers, hartsondes en druksensoren.
Apparaten zoals die van Poon's lab zijn echter ontworpen om door de bloedbaan te reizen. Zulke toepassingen bieden vele toepassingen, waaronder medicijnafgifte, analyse van doelwitplaatsen, en mogelijk zelfs het verbreken van bloedstolsels of het wegzitten van plaque in sclerotische slagaders.
Voor de energiebron is het apparaat waar het laboratorium van Poon aan werkt afhankelijk van een radiozender die buiten het lichaam is geplaatst om signalen te verzenden terwijl deze in het lichaam reist.
De signalen arriveren bij de kleine opgerolde draadantenne van het apparaat die magnetisch is gekoppeld aan het lichaam van het apparaat, zodat elke verandering in de stroom in de externe zender een spanning in de spiraaldraad induceert, waardoor de benodigde energie voor voortstuwing en werking draadloos wordt geproduceerd. apparaat.
Deze eenvoudige beschrijving logenstraft de uitdagingen die werden overwonnen om een ??dergelijk apparaat te maken. Een van die uitdagingen was het omverwerpen van een aantal gevestigde veronderstellingen over het draadloos leveren van stroom aan het menselijk lichaam.
Veel van de wiskunde achter modellen die de haalbaarheid testen om elektromagnetische golven te krijgen om energie te creëren in een geïmplanteerd apparaat gaat ervan uit dat menselijk weefsel een goede geleider van elektriciteit is en daarom de hoogfrequente radiogolven zou dissiperen voordat ze een dergelijk apparaat zouden kunnen bereiken.
Maar toen Poon een andere aanname inplugde, is dat menselijke weefsel een diëlektricum, een soort isolator, de vergelijkingen werkten.
En in feite blijkt menselijk weefsel een slechte geleider van elektriciteit te zijn, maar omdat het van het diëlektrische type is, kunnen radiogolven er nog steeds doorheen reizen.
Het laboratorium van Poon ontdekte ook dat menselijk weefsel een diëlectricum met een laag verlies is, een groot voordeel voor hun toepassing, omdat dit betekent dat er maar weinig van het elektromagnetische signaal verloren gaat op weg naar het geïmplanteerde apparaat.
En toen ze hun nieuwe aannames in de vergelijkingen stopten, deden ze een verrassende ontdekking: de hoogfrequente radiogolven reizen veel verder in menselijk weefsel dan de originele modellen suggereerden.
Het was niet zozeer een geval van nieuwe technologie, het ging meer om het plaatsen van nieuwe wiskunde in de technologie.
Ze ontdekten ook dat de optimale frequentie voor het draadloos voeden van het apparaat ongeveer 100 keer hoger was dan eerder werd gedacht, dat is ongeveer 1 gigahertz.
Een echt voordeel van deze ontdekking is dat de antenne ongeveer 100 keer kleiner kan zijn dan eerder werd gedacht en nog steeds in staat is om dezelfde hoeveelheid stroom voor het apparaat te genereren. De antenne die Poon en zijn collega's tijdens de conferentie lieten zien, is slechts twee millimeter in het vierkant, waardoor het in de menselijke bloedbaan kan reizen.
Het Poon-team heeft twee prototypeversies gemaakt: één beweegt met een halve centimeter per seconde en vertrouwt op het rechtstreeks aandrijven van elektrische stroom door het medium om het apparaat voort te stuwen; en de andere beweegt als iemand die een kajak paddelt, hij zwaait heen en weer als een stroom die heen en weer wordt geslingerd in een draadlus hem voortstuwt.
Middelen van het C2S2 Focus Center, Olympus Corporation en Taiwan Semiconductor Manufacturing Company droegen bij aan de financiering van het onderzoek.
Geschreven door Catharine Paddock PhD
Een van de belangrijkste kenmerken van psoriasis is chronische ontsteking, een aandoening die ook voorkomt bij mensen met insulineresistentie, obesitas, hart- en vaatziekten en abnormale cholesterolwaarden. Er zijn nu aanwijzingen dat er een verband bestaat tussen psoriasis en deze andere ernstige ziekten, wat de American Academy of Dermatology ertoe aanzet patiënten met psoriasis, vooral degenen die zwaar zijn getroffen, aan te sporen meer bewust te zijn en hun gezondheid van zeer nabij te volgen op tekenen van deze ziekten.
Overmatig genieten kan uren van je leven afsnijden
Hoewel het vakantieseizoen draait om eten, drinken en vieren met geliefden, kan elke dag van overmatig eten vele uren uit iemands leven snijden. De bevinding kwam uit een studie uitgevoerd door Professor David Spiegelhalter, statisticus aan de Universiteit van Cambridge, en werd gepubliceerd in het British Medical Journal.
