10.01 - 17:08

Ультразвуковая коммуникационная сеть для бионических имплантатов


 

Радиоволны плохо приспособлены для работы в условиях водного окружения – такого, как океан или организм человека.

Относительно большое количество энергии требуется для распространения радиочастотных сигналов, поскольку они, по существу, поглощаются в широком спектре частот.

Для имплантатов, в районе нахождения радиопередатчика будет генерироваться значительное количество тепла и аккумуляторы будут быстро опустошены.

Имплантаты, которым требуется осуществлять связь между собой внутри организма, сталкиваются с теми же проблемами, что и подводные лодки, которые для общения между собой и для обнаружения противника используют сонар.

Решением проблемы для имплантатов является использование протокола на основе звука – ультрасонарную сеть внутри организма.

Томмазо Мелодиа (Tommaso Melodia), исследователь из Университета Баффало, недавно получил грант от Национального Научного Фонда США в размере полумиллиона долларов на разработку подобной сети. Основная часть базовой работы будет заключаться в проведении подробных симуляций распространения ультразвука внутри различных тканей.

Хотя врачи давно используют ультразвук для диагностики, источники энергии при этом находятся за пределами организма. Когда требуются внутренние источники энергии для отображения органов, датчик может быть изолирован внутри зонда в пищеводе или внутри кончика катетера в сосудистой сети. Окружающая кровь теоретически может помочь рассеивать генерируемое тепло. Как только вопросы безопасности ультрасонарной коммуникационной сети будут проработаны, можно будет заняться проблемами разработки протоколов передачи данных, которые будут подходить для специфики акустического окружения.

Было бы удобно, если каждое устройство, имплантируемое в организм, могло бы просто получать ip-адрес и обладать доступом в локальную сеть. В конечном счёте, разработки могут прийти именно к этому, но первые прототипы наверняка будут использовать намного более простые протоколы. Например, если имплантированные инсулиновые помпы должны получить от датчиков данные об уровнях глюкозы в нескольких местах (например, от больной сетчатки), односторонней связи будет вполне достаточно.

Если же диабет уже привёл к установке имплантата зрения, бионической сетчатки Alpha IMS, то места для ещё одного «аппарата» уже не остаётся. Тогда было бы уместно, если бы бионическая сетчатка включала в себя датчик глюкозы, поддерживающий единый с остальными имплантатами протокол обмена данными.


Как же может выглядеть ультрасонарный язык?
Существует много путей генерации звука, но для этого в любом случае требуется энергия. Существа, такие как летучие мыши или дельфины, в процессе эволюции научились виртуозному обращению со звуком. В шумном окружении пещеры или подводного мира разница между зрительными и звуковыми импульсами нивелируется.

Для ультрасонарных имплантатов главной задачей является коммуникация друг с другом, хотя вывод с них изображения в будущем тоже может оказаться реальностью. Дельфины для поиска добычи используют резонанс от её плавательного пузыря; так же и имплантаты с выводом изображения смогут использовать особенности окружения. Сигнальные устройства могут помещаться в критические точки цепи циркуляции, растворяя заторы тромбоцитов, угрожающих сформировать сгусток, или сжигая раковые клетки лучами направленной энергии.

Общающиеся между собой птицы умеют отличать представителей своего вида от многочисленных других видов в кажущемся на первый взгляд хаосе звуков. Звук не похож на радио, где существует много мегагерцовых каналов. Для практических целей существует только один канал – низкочастотный. Для имплантатов нижнее значение полосы частот должно будет превышать 20 кГц. Ниже этого значения уже начнётся наложение со звуковой системой. Хотя напрямую и не слышимые на такой частоте, наружные волосковые клетки в улитке внутреннего уха генерируют колебания на частоте выше 20 кГц.

Решением для птиц и множества других существ является быстрая передача через всю полосу частот короткого «чирикающего» импульса. Эти звуки отлично подходят для акустического поиска и могут оказаться идеальными во многих обстоятельствах для общения, поскольку можно научить распознавать их как приёмники, так и передатчики.

Несомненно, вскоре возникнет множество предлагаемых решений проблем, стоящих перед ультрасонарной коммуникацией. Пьезогенераторы, которые также могут функционировать как приемники, и даже преобразователи энергии, могут быть одной из перспективных технологий в этом направлении.

Другие направления, не столь очевидные с первого взгляда, могут вскоре последовать за ней.

medbe.ru

Ключевые слова:
Читайте также:

Швейцарские учёные создали материал со свойствами сухожилий

Швейцарские учёные создали материал, который обладает свойствами сухожилий живых организмов в местах их крепления к костям.
Подробнее »»

В шиповнике нашли мощное обезболивающее

Датские ученые из Копенгагенского университета обнаружили в плодах шиповника мощное обезболивающее средство и уже создали на его основе новый препарат от боли.
Подробнее »»

Брусника спасет от набора веса

Если вы мечтаете похудеть, обратите внимание на бруснику. Последние исследования показали, что она эффективно предотвращает набор веса.
Подробнее »»

Правила питания людей, которые не едят глютен

Глютен — клейковина — белок, который содержится в, пожалуй, самых популярных злаковых: овсе, пшенице, ячмене и ржи. В последнее время отказываться от употребление глютена стало модным среди поклонников здорового питания.
Подробнее »»

Семь полезных советов по улучшению и тренировке памяти

Вы не одиноки, если не можете найти ключи от машины или не запоминаете имя своего тренера по фитнесу.
Подробнее »»

Читайте также:
19.01 - 19:28

Интенсивная программа потери веса вызывает ремиссию диабета

Исследователи обнаружили, что интенсивные программы потери веса, основанные на радикальных переменах в образе жизни, способны вызывать ремиссию сахарного диабета 2 типа.
Подробнее »»

19.01 - 19:08

СПИД: вирус существовал десятки тысяч лет назад

Как оказалось, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) может быть спутником человека гораздо дольше, чем ученые считали до сих пор.
Подробнее »»

19.01 - 18:48

Чистим организм от токсинов: 11 правил здоровья

Как очистить организм от токсинов? Ведь токсины в городе повсюду, они оседают на нашу одежду, волосы, кожу и попадают в наш организм, отравляя его. Помни, что от вредного влияния токсинов могут защитить другие микроэлементы, поэтому очень важно рациональн
Подробнее »»

19.01 - 18:28

14 причин начать есть огурцы

Огурцы занимают почетное место в списке самых культивируемых овощей мира, и, как известно, огурец один из эффективных продуктов для вашего здоровья в целом.
Подробнее »»

19.01 - 18:08

3 простых совета, которые помогут похудеть

Постоянно хвали себя
Подробнее »»

19.01 - 17:59

Советы по выбору сканеров для ультразвуковых исследований

Выбрать УЗИ сканер в наше время является далеко не самым простым делом
Подробнее »»

19.01 - 17:50

Какой пилинг выбрать?

Несмотря на обилие методик, аппаратов и средств, основа пилинга – природная способность организма регенерировать
Подробнее »»

19.01 - 17:48

Употребление яиц полезно при метаболическом синдроме

Целые яйца способствуют нормализации липидного профиля у пациентов с метаболическим синдромом и помогают снизить массу тела.
Подробнее »»

19.01 - 17:28

Удаление протеинового «мусора» из нервных клеток помогает при нейродегенеративных заболеваниях

Исследователи из Медицинского центра университета Джорджтауна утверждают, что они подошли к созданию новой революционной стратегии лечения амиотрофического латерального склероза (болезнь Лу Герига) и лобно-височной деменции (болезнь Пика) – нейродегенерат
Подробнее »»

19.01 - 17:08

Гемотрансфузия после инфаркта повышает риск смерти

Переливание крови после инфаркта миокарда (ИМ) ассоциируется с удвоенным риском смерти и существенно повышенной вероятностью последующего инфаркта у выживших пациентов.
Подробнее »»

19.01 - 16:48

Ученые назвали добавку, продлевающую жизнь на 8 лет

Пищевая добавка, которую принимают люди, страдающие артритами и артрозами, в среднем может продлить продолжительность жизни человека на 8 лет.
Подробнее »»

19.01 - 16:28

Сахар приравняли к опасным наркотикам

Главный специалист по изучению сахара, профессор педиатрии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, доктор Роберт Ластиг назвал этот продукт смертельно опасным токсином, способным вызывать эпидемию ожирения.
Подробнее »»

19.01 - 16:08

Какой хлеб есть, чтобы не потолстеть

Конечно тот, который вы печете сами, но продукты, из которых вы будете печь, играют важную роль. Дело в том, что пшеничная мука высшего сорта тщательно просеяна, и вместе с этим из нее удалены зерновые оболочки и в итоге остается чистый крахмал.
Подробнее »»

19.01 - 15:48

Ученые: нездоровое поведение характерно для студентов

Недавно учеными из университета Виго (Галисия, Испания) был проведен анализ образа жизни студентов.
Подробнее »»

19.01 - 15:28

Зависимость от азартных игр: чем это вызвано и сущность зависимости

В некоторых случаях зависимость от азартных игр может стать настоящей проблемой.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...