Καινοτομία

Οι μηχανικοί εφευρίσκουν μαγνητικά τροφοδοτούμενο νευρικό διεγέρτη

Οι μηχανικοί εφευρίσκουν μαγνητικά τροφοδοτούμενο νευρικό διεγέρτη

Μια ομάδα νευρομηχανικών στο Πανεπιστήμιο Rice δημιούργησε ένα μικρό χειρουργικό εμφύτευμα ικανό να διεγείρει ηλεκτρικά το νευρικό σύστημα και τον εγκέφαλο χωρίς να χρειάζεται ενσύρματο τροφοδοτικό ή μπαταρία, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό. Νευρώνας.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΝΕΑ ΒΙΟΝΙΚΑ ΜΑΤΙΑ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΑΝΑΚΑΛΥΨΟΥΝ ΤΑ ΜΙΛΙΑ

Μαγνητικά ενεργοποιημένος νευρικός διεγέρτης

Παράγοντας ενέργεια από μαγνητική ενέργεια και περίπου το μέγεθος ενός κόκκου ρυζιού, ο νευρικός διεγέρτης είναι ο πρώτος μαγνητικά ενεργοποιημένος νευρικός διεγέρτης ικανός να λειτουργεί σε σήματα υψηλής συχνότητας - όπως τα κλινικά εγκεκριμένα, εμφυτεύματα με μπαταρία που χρησιμοποιούνται συνήθως ως θεραπεία για επιληψία, χρόνιο πόνο, νόσο του Πάρκινσον και άλλες καταστάσεις, σύμφωνα με μια ανάρτηση ιστολογίου στον ιστότοπο του Πανεπιστημίου Rice.

Το βασικό συστατικό του εμφυτεύματος είναι μια λεπτή λωρίδα "μαγνητοηλεκτρικού" υλικού που μετατρέπει τη μαγνητική ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική τάση. Αυτή η νέα μέθοδος αποφεύγει τις κοινές παγίδες της χρήσης ραδιοκυμάτων, φωτός, υπερήχων και ακόμη και μαγνητικών πηνίων - τα οποία έχουν προταθεί στο παρελθόν ως πιθανές πηγές ισχύος για μικροσκοπικά ασύρματα εμφυτεύματα - που το καθένα πάσχει από παρεμβολές στον ζωντανό ιστό ή ακόμη και παράγει επικίνδυνες ποσότητες θερμότητας μέσα στο σώμα.

Απόδειξη της έννοιας του νευρικού διεγέρτη χωρίς μπαταρίες

Για να αποδείξουν τη βιωσιμότητα της μαγνητοηλεκτρικής τεχνολογίας, οι ερευνητές δοκίμασαν τα εμφυτεύματα σε τρωκτικά που ήταν εντελώς ξύπνια και ελεύθερα να περιφέρονται γύρω από τους κλειστούς χώρους τους.

"Η πραγματοποίηση αυτής της επίδειξης απόδειξης αρχής είναι πραγματικά σημαντική, επειδή είναι ένα τεράστιο τεχνολογικό άλμα για να πάμε από την επίδειξη πάγκου σε κάτι που μπορεί να είναι πραγματικά χρήσιμο για τη θεραπεία ανθρώπων", δήλωσε ο Jacob Robinson, αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης και μέλος της Πρωτοβουλία νευρομηχανικής ρυζιού. "Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η χρήση μαγνητοηλεκτρικών υλικών για ασύρματη παροχή ενέργειας είναι κάτι παραπάνω από μια νέα ιδέα. Αυτά τα υλικά είναι εξαιρετικοί υποψήφιοι για ασύρματη βιοηλεκτρονική κλινικής ποιότητας."

Μελλοντικές εφαρμογές μικροσκοπικών διεγερτικών νευρώνων

Τα μικροσκοπικά διεγερτικά του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος ενδέχεται να έχουν εφαρμογές σε ένα ευρύ φάσμα μελλοντικής τεχνολογίας. Τα εμφυτεύματα με μπαταρία χρησιμοποιούνται συνήθως για την επιληψία και τη μείωση του τρόμου σε ασθενείς που πάσχουν από νόσο του Πάρκινσον, αλλά νέα έρευνα δείχνει ότι η νευρική διέγερση μπορεί να είναι ένας χρήσιμος τρόπος για τη θεραπεία της κατάθλιψης, των ιδεοψυχαναγκαστικών διαταραχών και περισσότερο από το ένα τρίτο των ασθενών που πάσχουν από χρόνια δυσάρεστη πόνος που σχετίζεται με κατάθλιψη, άγχος και εθισμό στα οπιοειδή.

Ο Ρόμπινσον πρόσθεσε ότι η κύρια συγγραφέας της μελέτης μικρογραφίας και η μεταπτυχιακή φοιτητής Amanda Singer είναι σημαντική επειδή ανοίγει την πόρτα για θεραπεία νευρικής διέγερσης χωρίς να χρησιμοποιεί εξωτερική ή τροφοδοτούμενη από κτύπημα δύναμη - και, ιδίως, χωρίς ανάγκη για σημαντική χειρουργική επέμβαση. Οι χειρουργοί θα μπορούσαν να εγκαταστήσουν μια συσκευή μεγέθους κόκκου ρυζιού σχεδόν οπουδήποτε στο σώμα με μια ελάχιστα επεμβατική διαδικασία, παρόμοια με εκείνη που χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση στεντ σε φραγμένες αρτηρίες.

Ο απόφοιτος φοιτητής λύνει το πρόβλημα της ασύρματης ισχύος

Ο Singer έλυσε το πρόβλημα της ασύρματης ισχύος τοποθετώντας στρώματα δύο διαφορετικών υλικών μαζί σε ένα μόνο φιλμ. Το πρώτο στρώμα ήταν ένα μαγνητοσυσταλτικό φύλλο σιδήρου, πυριτίου, άνθρακα και βορίου - και δονείται σε μοριακό επίπεδο όταν τοποθετείται εντός μαγνητικού πεδίου. Το δεύτερο στρώμα είναι ένας πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος που μετατρέπει τη μηχανική τάση απευθείας σε ηλεκτρική τάση.

"Το μαγνητικό πεδίο δημιουργεί τάση στο μαγνητοσυσταστικό υλικό", δήλωσε ο Singer. "Δεν κάνει το υλικό να γίνεται ορατά μεγαλύτερο και μικρότερο, αλλά παράγει ακουστικά κύματα και μερικά από αυτά έχουν συχνότητα συντονισμού που δημιουργεί μια συγκεκριμένη λειτουργία που χρησιμοποιούμε ονομάζεται λειτουργία ακουστικού συντονισμού."

Καθώς οι εξελίξεις όπως το Neuralink του Elon Musk λειτουργούν για την αύξηση της λειτουργίας του εγκεφάλου σε ασθενείς με χρόνιες νευρολογικές ασθένειες, αυτή η τελευταία έρευνα από το Πανεπιστήμιο Rice μας δίνει μια ματιά στο μέλλον όπου η νευρομηχανική μπορεί να διεγείρει έναν εγκέφαλο χωρίς πηγή ισχύος - εκτός από ένα κοντινό μαγνητικό πεδίο.


Δες το βίντεο: Οι πιο γραφικές κατηγορίες μηχανικών αυτοκινήτων! (Ιούλιος 2021).