به گزارش تابناک، پژوهشگران با الهام از سیگنالدهی یونی در سیستم عصبی بدن، حسگرها و تجهیزات درمانیای ساختهاند که میتوانند از طریق بافت بدن با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و هماهنگ شوند.
به نقل از آیای، مهندسان موسسه فناوری جورجیا (Georgia Tech) با استفاده از بدن انسان برای انتقال سیگنال، یک سامانه شبکه بیسیم ایجاد کردهاند که به حسگرها و ایملنتهای کوچکِ قابل کاشت اجازه میدهد هم با یکدیگر و هم با تجهیزات پوشیدنی ارتباط برقرار کنند.
این سیستم به دستگاهها اجازه میدهد به شکلی که پیش از این ممکن نبود، با یکدیگر همکاری کنند؛ برای مثال یک دستگاه میتواند در بخشی از بدن یک سیگنال را شناسایی کند و دستگاهی دیگر در نقطهای متفاوت، یک پاسخ درمانی را فعال کند؛ برای نمونه، دارویی را آزاد کند یا یک عصب را تحریک کند.
روش ارتباطی این پژوهش که در تاریخ ۲۴ سپتامبر در مجله ساینس منتشر شده است، قابلیت گسترش دارد و میتواند چندین دستگاه به هم پیوسته را در سراسر بدن به یکدیگر متصل کند؛ حتی دستگاههایی که در عمق معده قرار گرفتهاند.
الکس آبرامسون (Alex Abramson)، نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار دانشکده مهندسی شیمی و زیستمولکولی، میگوید: با سیستم ما، اکنون میتوانید حسگرها را در بهترین نقطه برای شناسایی یک سیگنال زیستی قرار دهید و ایمپلنتها را نیز در بهترین نقطه برای انجام یک اقدام درمانی قرار دهید. این دستگاهها لازم نیست به یکدیگر متصل شوند، همراستا باشند یا حتی نزدیک به هم باشند؛ آنها میتوانند صرفا از طریق بافت اطراف بدن برای یکدیگر سیگنال ارسال کنند.
هدف پژوهشگران این بود که سطح ارتباط و هماهنگی را که بدن از طریق سیستم عصبی خود ایجاد میکند، شبیهسازی کنند.
آنها اختراع خود را SWANS نامیدهاند که مخفف عبارت Smart Wireless Autonomous Networking System به معنای «سامانه شبکهسازی بیسیم و خودکار هوشمند» است.
آبرامسون میگوید بدن انسان در عبور دادن سیگنالهای بیسیم سنتی مانند بلوتوث یا NFC عملکرد خوبی ندارد و همین موضوع تاکنون میزان همکاری تجهیزات پوشیدنی و ایمپلنتهای پزشکی را محدود کرده است. این سیگنالها همچنین به آنتنهای بزرگ و انرژی زیادی نیاز دارند؛ بنابراین ایمپلنتها برای جای دادن این قطعات باید نسبتابزرگ باشند.
سوانز با استفاده از رسانایی طبیعی یونی بافت بدن به عنوان مسیر ارتباطی میان دستگاهها، این محدودیتها را برطرف میکند.
هر ایمپلنت بهگونهای برنامهریزی میشود که به پالسهای الکتریکی با ولتاژ و طول مشخص که از طریق بافت بدن از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل میشوند، پاسخ دهد. به این ترتیب، دستگاهها میتوانند بهصورت انتخابی فعال شوند.
همچنین میتوان دستگاهها را طوری برنامهریزی کرد که با یکدیگر هماهنگ شوند؛ به گونهای که اطلاعات جمعآوریشده از چندین حسگر قرارگرفته روی بدن یا داخل آن، با یکدیگر ترکیب شوند و در نهایت یک اقدام درمانی احتمالی را فعال کنند.
رامی غنیم (Ramy Ghanim)، دانشجوی دکترا و نویسنده اول مقاله ساینس، میگوید: من همیشه به ساخت تجهیزاتی علاقهمند بودهام که کیفیت زندگی بیماران را بهبود دهند. خودکارسازی میتواند نتایج درمانی را بهتر کند و روندهای درمانی را برای بیماران سادهتر سازد.
پژوهشگران در این مطالعه، کنترل حرکتی همزمان دو اندام را در یک موش آزمایش کردند. آنها با هماهنگ کردن یک شبکه کامل از حسگرها و رابطهای عصبی، سیستمی ساختند که میتوانست حرکات مختلف بدن حیوان را با یکدیگر مرتبط کند.
حسگرهای آنها زمانی که پنجه جلویی موش حرکت میکرد، این حرکت را شناسایی میکردند و به طور خودکار دستگاه دیگری را فعال میکردند تا عضله پای عقبی را تحریک و منقبض کند. این فرایند، الگویی شبیه به الگوی طبیعی راه رفتن حیوان ایجاد میکرد.
مهندسان با استفاده از این شبکه کممصرف میتوانند ایمپلنتهایی کوچکتر از سه میلیمتر بسازند؛ به اندازهای کوچک که بتوان آنها را با استفاده از سرنگ در بدن کاشت.
این ایمپلنتها از قطعات الکترونیکی غیرفعالی ساخته شدهاند که در زمانی که منتظر دریافت سیگنال هستند، عملا هیچ انرژیای مصرف نمیکنند؛ اما به محض دریافت سیگنال، بلافاصله فعال شده و عملکرد موردنظر را انجام میدهند.
نیاز اندک این دستگاهها به انرژی باعث میشود عمر طولانی داشته باشند. پژوهشگران در آزمایشهای خود دریافتند که یک ایمپلنت کوچک که روزی یکبار فعال شود، میتواند حدود یک سال قبل از نیاز به تعویض کار کند.
آنها همچنین گزارش کردند که پالسهای الکتریکی بسیار کوچک مورد استفاده در این سیستم، هیچ آسیبی به نمونههای بافتی وارد نکردهاند.
انتقال حجم بیشتری از دادهها یا انجام محاسبات سنگینتر، توسط یک هاب پوشیدنی خارجی انجام میشود. این هاب میتواند دادههای حسگرهای کاشته شده در بدن را هماهنگ کند و به دستگاههای دیگر دستور دهد اقدامات درمانی مورد نظر را انجام دهند.
امید نهایی این است که بتوانیم سلامت انسان را به طور کامل خودکار کنیم؛ به این معنا که بتوانیم درمان را دقیقا در زمان موردنیاز و در محل موردنیاز ارائه کنیم و این کار را به شکلی هماهنگ در سراسر بدن انجام دهیم.
با سیستم جدید ما، اکنون میتوان چندین حسگر و ایمپلنت را که در نقاط کاملا متفاوتی از بدن قرار دارند، با یکدیگر هماهنگ کرد. این موضوع گام بزرگی در مسیر دستیابی به پزشکی الکترونیکی شخصیسازی شده به شمار میرود.
منبع: ایسنا
