Egy vezeték és elem nélküli készülék lehet az orvosi informatika következő nagy dobása. A prototípus már elkészült, működik is.

-
 

 

A nanotechnológia atyja, a szakterületet elindító „Teremtés motorjai” című könyv szerzője, Eric Drexler az 1980-as években a szervezetbe juttatható parányi és annál is kisebb orvosi eszközökről, nanobotokról elmélkedett. Az emberi szemmel láthatatlan gépecskék mini műtéteket végeznének, gyógyítanának, gyógyszert szállítanának és juttatnának el rendeltetési helyükre. Harminc éve tudományos-fantasztikumnak tűntek ezek a gondolatok, mára lekopott róluk a fantasztikum, csak a tudomány maradt. A kérdés immáron nem az, hogy lehetséges-e ez, hanem hogy mikor.

 

A probléma és a megoldás

Orvosi készülékek – apró elektronikus kütyük – emberi testbe juttatásával egyre gyakrabban foglalkoznak. A célok is ugyanazok, mint Drexler nanobotjainál: figyelni a biológiai folyamatokat, hajszálpontos terápiával megszüntetni betegségeket, vagy legalább csökkenteni a fájdalmat. Csakhogy az eddigi kísérletek nem hoztak áttörést. A készülékek nem elég kicsik, nem elég hasznosak. A legnagyobb problémát az energiaellátásuk jelenti: vezetékekkel vagy elemekkel az implantátumnak is felfogható szerkezetek túl nagyok, túl ügyetlenek.

Úgy tűnik, egy stanfordi kutatás hasznosítható megoldást kínál, és közelebb visz a drexleri látomás megvalósulásához. Kitaláltak egy módszert, amellyel biztonságosan és vezeték nélkül generálható elektromos áram az orvosi feladatok kivitelezésére és az eredmény visszaigazolására programozott „okos chiphez.”

Működő prototípus állapotban lévő fejlesztésük a testben dolgozó gyógyító gépecskék különféle területeken alkalmazható új generációját előlegezi. A golyóstoll-fej méretű prototípus 1×1 milliméteres piezoelektromos „adóvevőből”, 65 nanométeres cmos-technológiával készült 1×2 milliméteres chipből és egy 2,5×2,5 milliméteres antennából áll. Emberi szövetet „utánzó” csirkén tesztelték: 3 centiméteres körzetben működött.

A működési elv

Több évtizede ad energiát a piezoelektromosság – az öngyújtókban és a gáz- (barbecue-) gyújtókban. Egy (nagy) ütés hatására szikrázik. Második leggyakrabban hangkeltésre használják: az elektromos töltés hatására alakját változtató speciális anyagra (kerámiára, műanyagszivacsra) változó feszültséget kötnek, mire az rezegni kezd. A stanfordi megoldás fordított: ultrahangot (magas frekvenciájú mechanikus rezgést) irányítanak a piezoelektromos anyagra, mire az áramot bocsát ki.

A kutatók azért választották az ultrahangot a vezeték nélküli áramtovábbításhoz, mert az eddigi alkalmazások (diagnosztikai képalkotás stb.) hatásosnak és biztonságosnak bizonyultak, tehát jó eséllyel meg fog felelni a milliméternyi vagy még kisebb implantátumok energiaellátására. Életszerű, hogy néhány percnyi ultrahangos besugárzás elegendő energiával tölti fel a nanobot akkumulátorait, hogy néhány óráig (később napig, hétig...) képes legyen az utasítások rádióhullámú fogadására, végrehajtására, rádióhullámú visszajelzésre.

 

Találkozni fogunk vele

A hangalapú megoldást az idegrendszer tanulmányozásától a Parkinson-kór kezeléséig terjedő, szerteágazó területeken szeretnék hasznosítani. A későbbiekben többféle szenzort pakolnának bele, de a fájdalomgócokat kisebb elektrosokkal is megszüntethetné.

„Ezek a parányi vezeték nélküli eszközök kulcsszereplőkké válhatnak idegi alapú betegségek kezelésében” – jelentette ki a fejlesztésről Florian Solzbacher, a Utah Egyetem Mérnöki Innovációs Központjának igazgatója.

„Sok bioérzékelő és stimulációs alkalmazáshoz mikroimplantátumok kellenek, mélyen az emberi szervezetben. Platformunk kiindulási alap lehet ilyen szerkezetek fejlesztéséhez” – nyilatkozta a stanfordi kutatást vezető Amin Arbabian.

Mivel a félvezetőgyártásban az 1963-ban kitalált cmos-technológia az előrejelzések szerint a miniatürizáció miatt nagyjából 10 éven belül háttérbe szorulhat, az új generációt egyre gyorsabban fogják követni a még újabbak. A következő méretét például a jelenlegi tizedére tervezik. Egyre kisebbek lesznek, majd valamikor elektródahálózattá állnak össze. Ezeket a hálózatokat állatokon fogják tesztelni, agyukat jelenlegi eljárásokkal megvalósíthatatlan módon tanulmányozzák vele.

Cikk nyomtatása

Példamutató ökodizájn

2014. 12. 27.
A közelmúltban a spanyolországi Zamorában átadott, privát üzemeltetésű idősek otthonaként működő intézménynek – kiemelkedő építészeti értékének köszönhetően – hamar híre kelt. A mezőgazdasági övezetbe tökéletesen illeszkedő épület a fiatal, és máris szakmailag méltán elismert tehetségű madridi épít...

Szezám, tárulj!

2014. 12. 12.
Pár éve a kényelem csimborasszójának számított, ha az ember távirányítóval, egy pittyentéssel tudta nyitni a kerti és a garázskaput. A modern ember azonban már ezt is az okostelefonjáról intézi.

A mobilfizetés forradalma?

2014. 12. 05.
A nemrég debütált új iPhone készülékek legnagyobb vívmánya valójában nem a készülék, hanem az új szolgáltatás, az Apple Pay bevezetése. Nfc alapú fizetéssel már sokan próbálkoztak, a legtöbb okostelefonban van is ilyen chip, de a funkciót még csak kevés helyen lehet kihasználni.

Zökkenőmentes partnerváltás

2014. 12. 10.
Alapos előkészület után alig több mint három hónap alatt cserélte le korábbi informatikai üzemeltető partnerét Magyarország egyik legnagyobb energiaszolgáltatója.

Ultrahanggal működik az okos chip

2014. 12. 05.
Egy vezeték és elem nélküli készülék lehet az orvosi informatika következő nagy dobása. A prototípus már elkészült, működik is.