Setiap tahun, obat-obatan bergerak maju - dan menawarkan jenis baru prostesis, organ buatan, dan perangkat elektronik yang ditanamkan dalam tubuh manusia. Dengan demikian, semakin banyak orang mampu membeli "upgrade" listrik. Tetapi masalah utama dari implan elektronik adalah bagaimana menyediakan catu daya yang konstan dan stabil untuk perangkat yang dibangun ke dalam tubuh?
Berbagai opsi untuk mengekstraksi energi dari lingkungan dipertimbangkan:
elemen piezoelektrik (getaran),
elemen termoelektrik yang beroperasi pada perbedaan suhu (pada kehangatan tubuh manusia),
alat pacu jantung triboelektrik, dan perangkat lain telah diuji pada tikus, kelinci, dan babi. Gadget ini mengekstraksi muatan listrik dari gesekan (listrik statis). Eksperimen sedang dilakukan dengan elektronik yang memakan
glukosa dari darah manusia dan asam laktat dari keringat .
Selain mengekstraksi energi dari lingkungan, berbagai metode untuk mentransmisikan energi secara nirkabel juga dipertimbangkan. Masalah utama di sini adalah mengembangkan metode transmisi aman yang dijamin agar tidak merusak jaringan tubuh hidup yang berada di antara penerima dan pemancar.
Para peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT), bersama dengan rekan-rekan dari Brigham dan Rumah Sakit Wanita, telah mengembangkan
sistem baru untuk transfer energi yang aman pada gelombang radio yang dengan aman melewati jaringan manusia. Dalam uji hewan, para peneliti telah membuktikan bahwa metode ini cocok untuk perangkat penggerak yang terletak pada kedalaman 10 sentimeter dalam jaringan dari jarak 1 meter. Dan jika sensor berada dekat dengan kulit, maka energi dapat ditransmisikan dengan aman dari jarak hingga 38 meter.
Ini adalah karakteristik yang dapat diterima yang sesuai dengan kebanyakan implan manusia, termasuk alat pacu jantung, implan otak untuk merangsang bagian otak tertentu dengan pulsa cahaya atau listrik, serta tablet wadah "pintar" yang melepaskan obat ketika mereka mencapai daerah yang terkena.
Sampai sekarang, para ilmuwan tidak dapat menawarkan sistem daya nirkabel yang efektif yang aman untuk jaringan hidup. Faktanya adalah bahwa gelombang radio biasanya diserap oleh jaringan tubuh, sehingga hanya sebagian kecil yang mencapai perangkat akhir. Dibutuhkan pemancar yang kuat, dan jaringan dihancurkan dengan energi tinggi.
Untuk mengatasi masalah tersebut, para peneliti mengembangkan sistem "In Vivo Networking" (IVN). Ini adalah susunan antena yang memancarkan gelombang radio pada frekuensi yang sedikit berbeda. Ketika gelombang radio merambat, mereka tumpang tindih dan bergabung dalam berbagai cara. Pada titik-titik tertentu, resonansi tercapai dan ambang energi diatasi, sampai ada energi yang naik ke tingkat yang cukup untuk menyalakan sensor yang ditanamkan.
Dengan sistem baru, tidak perlu mengetahui posisi tepat dari sensor dalam tubuh, karena energi ditransmisikan ke area yang luas. Ini juga berarti Anda dapat memberi daya pada
banyak perangkat secara bersamaan. Sensor yang menerima impuls yang kuat dapat menyampaikan informasi kembali ke antena sesuai dengan prinsip RFID.
“Meskipun perangkat implan mungil ini tidak memiliki baterai, kami sekarang dapat berkomunikasi dengan mereka dari kejauhan. Ini membuka jenis aplikasi medis yang benar-benar baru, kata Fadel Adib, associate professor di Mass Lab dari Massachusetts Institute of Technology dan penulis utama artikel ilmiah yang akan dipresentasikan pada Asosiasi untuk Mesin Komputer Kelompok Minat Khusus pada Konferensi Komunikasi Data (SIGCOMM) pada Agustus 2018. tahun.
Transfer energi nirkabel dapat secara signifikan mengurangi ukuran perangkat: dalam percobaan Media Lab menguji ukuran implan sekitar sebutir beras. Dan ini bukan batasnya: para peneliti percaya bahwa ukuran dapat dikurangi lebih jauh.
Sistem ini dikembangkan bekerja sama dengan staf laboratorium di Rumah Sakit Wanita dan Brigham, yang saat ini bekerja pada berbagai jenis tablet pintar untuk pemberian obat, mengambil berbagai parameter biologis dan memantau saluran pencernaan.
Kedokteran sudah menggunakan elektroda implan untuk stimulasi otak dalam (DBS). Awalnya dikembangkan untuk menyembuhkan kram yang diderita pasien dengan penyakit Parkinson, bagi banyak peneliti, metode ini telah menjadi cara revolusioner yang potensial untuk mengobati berbagai penyakit mental.
Selain stimulasi listrik, implan otak nirkabel melakukan stimulasi optik untuk merangsang atau menghambat aktivitas kelompok neuron tertentu. Meskipun teknik ini tidak digunakan pada manusia, itu dianggap sangat menjanjikan untuk pengobatan banyak gangguan neurologis. Saat ini, implan otak dikendalikan oleh perangkat seperti alat pacu jantung, yang ditanamkan di bawah kulit. Namun saat menggunakan daya nirkabel, Anda bisa menggunakan sirkuit yang lebih nyaman.
Di masa depan, repeater yang kuat akan dapat mentransfer energi ke implan otak seluruh kelompok orang, yang sangat nyaman.