Otwórz przeciętnego laptopa, a zobaczysz dwie rzeczy: procesor o wielkości pół dolara i stosunkowo masywne części potrzebne do zasilania - przede wszystkim akumulator.
To samo dotyczy elektronicznych implantów medycznych, takich jak rozruszniki serca. Ale w ludzkim ciele często nie ma miejsca na duży zasilacz. Zespół naukowców, kierowany przez Adę Poon, asystenta profesora inżynierii elektrycznej w Stanford University School of Engineering, opracował sposób bezprzewodowego ładowania urządzeń wszczepionych w ciało - pozwalając na urządzenia medyczne tak małe jak ziarno ryżu.
System ładowania zespołu to riff na temat technologii stosowanej do zasilania elektrycznych szczoteczek do zębów, smartfonów i innych małych urządzeń. W tych konfiguracjach elektryczność przepływa przez cewkę w źródle zasilania, tworząc pole elektromagnetyczne. Odpowiednia cewka w samym urządzeniu zbiera energię z tego pola, co indukuje prąd, który może zasilać urządzenie lub ładować baterię. Ten rodzaj fali, znany jako „bliskie pole”, nie może jednak podróżować bardzo daleko ani przechodzić przez tkankę.
Podczas gdy w pobliżu serca jest miejsce na rozrusznik serca z zestawem akumulatorów, inne części ciała zapewniają mniej miejsca do pracy. Na przykład w mózgu nie ma miejsca, aby implant mógł usiąść w miejscu leczenia. Zamiast tego lekarze musieliby umieścić go w miejscu stosunkowo otwartym, takim jak kark, i użyć przewodów, aby dotrzeć do miejsca docelowego.
„W żadnym wypadku nie jesteśmy pierwszymi ludźmi, którzy wykonują bezprzewodowe zasilanie implantów medycznych”, wyjaśnia John Ho, absolwent, który jest współautorem badania. „[Implanty] są używane do takich rzeczy, jak implanty ślimakowe, ale samo [źródło zasilania] musi być dość duże, a implant musi być bardzo płytki. Nie mogą dotrzeć do ważnych miejsc w ciele, takich jak serce czy mózg. ”
Właśnie dlatego praca Poona ma na celu zbadanie, jak wykorzystać „tkankę biologiczną do transportu energii”, mówi. Jej implant elektroniczny o wymiarach 2 x 3 mm jest zasilany przez ciało za pomocą źródła wielkości karty kredytowej (ładowanego niezależnie) poza nim.
Jej zespół znalazł unikalną metodę manipulowania falami, tak aby rozchodziły się i przechodziły przez żywą tkankę. Źródło prądu generuje fale elektromagnetyczne bliskiego pola o określonym wzorze. Gdy impulsy uderzają i oddziałują z żywą tkanką, stają się nowym rodzajem fali, zwanej „polem środkowym”. „Kiedy umieścisz [nasze źródło zasilania] nad ciałem, właściwości twojej tkanki faktycznie przekształcają fale”, ona wyjaśnia
Implant należy do klasy terapii medycznych zwanych „elektrokoutycznymi”.
Wiele funkcji naszego organizmu ma charakter elektryczny, więc elektroniczny implant umieszczony blisko włókna nerwowego może dostarczać małe impulsy, które zapewniają bardziej ukierunkowaną terapię niż leki działające globalnie.
„Chcemy sprawdzić, czy elektronika może być stosowana w leczeniu chorób jako uzupełnienie terapii farmakologicznej, czy jako zamiennik terapii farmakologicznej”, mówi Poon
Jak dotąd metoda wydaje się bezpieczna. Zespół był w stanie przekazać moc implantowi świni - zwierzęciu zbliżonemu do człowieka - i wyznaczył tempo w sercu królika. I niezależne laboratorium w Bay Area odkryło, że fale radiowe wytwarzane przez system Poona nie są bardziej niebezpieczne niż fale telefonu komórkowego.
Ma nadzieję rozpocząć próby na ludziach w ciągu roku. Początkowe próby skupią się na leczeniu bólu. Ale Ho twierdzi, że to tylko wierzchołek góry lodowej; zespół współpracuje z laboratoriami uniwersyteckiej szkoły medycznej, aby znaleźć potencjalne zastosowania w innych schorzeniach, takich jak padaczka, choroba Parkinsona lub nietrzymanie moczu.
Minie kilka lat, zanim system taki jak Poon's dotrze do powszechnego użytku urządzeń medycznych. Ale z pewnością przygotowano grunt pod nową erę medycyny elektronicznej.
