Информацию от имплантатов можно получать не только без проводов, но и без антенн
Информацию от имплантатов можно получать не только без проводов, но и без антенн.
Диагностические микророботы уже сейчас могут быть размером чуть ли не с кровяные тельца, но что от этого толку, если они не смогут передать полученные данные без антенн приличных размеров? Впрочем, может статься, что антенны им и не понадобятся.
Кенджи Шиба (Kenji Shiba) из Токийского научного университета (Япония) вместе с группой коллег создал технологию беспроводной передачи информации из глубин человеческого тела без использования антенн.
Передающий электрод (часть устройства в руках исследователя), несмотря на миниатюрность, надёжно передавал информацию принимающему электроду на дне солевой ванночки, имитирующей условия внутри человеческого тела. (Фото Tokyo University of Science.)[Spoiler (click to open)]
Нельзя сказать, чтобы нынешние диагностические средства, сообщающие врачам информацию о состоянии внутренних органов пациентов, совсем не имели связи с внешним миром. Однако почти все беспроводные протоколы, использующие радиоволны, ограничены необходимостью иметь антенну - причём качество связи часто напрямую связано с размерами этой самой антенны. Но имплантируемые искусственные органы, а также, скажем, капсульные эндоскопы, призванные заменить сегодняшние громоздкие, доставляющие массу неудобств пациентам зонды, требуют миниатюрности, и необходимость в антенне часто вступает в противоречие с этим базисным требованием. Как же быть?
Предложенная технология передаёт слабый ток через ткани человеческого тела, оперируя двумя электродами: один расположен со стороны внедрённого в тело устройства, а второй - со стороны поверхности человеческого тела. Когда к электродам прикладывают разный вольтаж, напряжение между ними тоже меняется - и, фиксируя эти перемены для наружного электрода, врачи могут снимать показания с имплантированных органов или введённых в организм средств диагностики.
Любопытно, что в качестве передающего электрода используется уже имеющаяся часть имплантируемого устройства: это позволяет, не увеличивая его размеров, добиться надёжной связи без всяких дополнительных антенн.
В эксперименте, проведённом группой г-на Шибы, передающий электрод имел габариты 10×8 мм, а получающий (размещённый снаружи) - 20×20 мм. Конечно, учёные работали с симулятором человеческих тканей - и тем не менее результаты передачи данных оказались вполне убедительными. Передача велась на частоте порядка 600 кГц, что в принципе позволяет работать со значительными массивами информации.
Иногда получение жизненно важной информации от имплантированного устройства довольно затруднительно - ведь искусственные органы и так больше и тяжелее естественных. Где в них спрятать ещё и эффективные устройства связи! (Илл. Daily Mail.)
Выходное напряжение устройства равно 0,58 мВ, а плотность тока - 0,12 мА/см², что куда меньше предела, безопасного для человеческого организма и равного 0,60 мА/см². Потребление новинки тоже довольно низко - всего 9,4 мВт, то есть оно не создаст особой нагрузки на энергосистему имплантируемых устройств.
На следующем этапе учёные надеются совместить свою технологию с беспроводной подпиткой имплантируемых устройств, что позволит, во-первых, вовсе избавить их от батарей, а во-вторых - дополнительно уменьшить размеры имплантатов.
Впрочем, и текущая коммуникационная система планируется к доводке и коммерциализации в ближайшее время: совместные опыты с производителями медицинских устройств, представленных на рынке, намечены на 2014 год.
http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20140109/326581/
Александр Березин
Диагностические микророботы уже сейчас могут быть размером чуть ли не с кровяные тельца, но что от этого толку, если они не смогут передать полученные данные без антенн приличных размеров? Впрочем, может статься, что антенны им и не понадобятся.
Кенджи Шиба (Kenji Shiba) из Токийского научного университета (Япония) вместе с группой коллег создал технологию беспроводной передачи информации из глубин человеческого тела без использования антенн.
Передающий электрод (часть устройства в руках исследователя), несмотря на миниатюрность, надёжно передавал информацию принимающему электроду на дне солевой ванночки, имитирующей условия внутри человеческого тела. (Фото Tokyo University of Science.)[Spoiler (click to open)]
Нельзя сказать, чтобы нынешние диагностические средства, сообщающие врачам информацию о состоянии внутренних органов пациентов, совсем не имели связи с внешним миром. Однако почти все беспроводные протоколы, использующие радиоволны, ограничены необходимостью иметь антенну - причём качество связи часто напрямую связано с размерами этой самой антенны. Но имплантируемые искусственные органы, а также, скажем, капсульные эндоскопы, призванные заменить сегодняшние громоздкие, доставляющие массу неудобств пациентам зонды, требуют миниатюрности, и необходимость в антенне часто вступает в противоречие с этим базисным требованием. Как же быть?
Предложенная технология передаёт слабый ток через ткани человеческого тела, оперируя двумя электродами: один расположен со стороны внедрённого в тело устройства, а второй - со стороны поверхности человеческого тела. Когда к электродам прикладывают разный вольтаж, напряжение между ними тоже меняется - и, фиксируя эти перемены для наружного электрода, врачи могут снимать показания с имплантированных органов или введённых в организм средств диагностики.
Любопытно, что в качестве передающего электрода используется уже имеющаяся часть имплантируемого устройства: это позволяет, не увеличивая его размеров, добиться надёжной связи без всяких дополнительных антенн.
В эксперименте, проведённом группой г-на Шибы, передающий электрод имел габариты 10×8 мм, а получающий (размещённый снаружи) - 20×20 мм. Конечно, учёные работали с симулятором человеческих тканей - и тем не менее результаты передачи данных оказались вполне убедительными. Передача велась на частоте порядка 600 кГц, что в принципе позволяет работать со значительными массивами информации.
Иногда получение жизненно важной информации от имплантированного устройства довольно затруднительно - ведь искусственные органы и так больше и тяжелее естественных. Где в них спрятать ещё и эффективные устройства связи! (Илл. Daily Mail.)
Выходное напряжение устройства равно 0,58 мВ, а плотность тока - 0,12 мА/см², что куда меньше предела, безопасного для человеческого организма и равного 0,60 мА/см². Потребление новинки тоже довольно низко - всего 9,4 мВт, то есть оно не создаст особой нагрузки на энергосистему имплантируемых устройств.
На следующем этапе учёные надеются совместить свою технологию с беспроводной подпиткой имплантируемых устройств, что позволит, во-первых, вовсе избавить их от батарей, а во-вторых - дополнительно уменьшить размеры имплантатов.
Впрочем, и текущая коммуникационная система планируется к доводке и коммерциализации в ближайшее время: совместные опыты с производителями медицинских устройств, представленных на рынке, намечены на 2014 год.
http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20140109/326581/
Александр Березин