Все, что связано с компьютерными программами, интерфейсом и программированием
Ответить
Профессор
Участник
Баланс:2329
 
Сообщения: 157
Регистрация: 26.10.2019

Ультразвук для мониторинга процессов в организме

Профессор » 21.07.2021 13:27

+
5
-
Крошечные беспроводные инъекционные чипы используют ультразвук для мониторинга процессов в организме

Изображение

Columbia Engineers разрабатывает самую маленькую однокристальную систему, которая представляет собой полностью работающую электронную схему; имплантируемые чипы, видимые только в микроскоп, указывающие путь к развитию чипов, которые можно ввести в тело с помощью иглы для подкожных инъекций для наблюдения за состоянием здоровья.

Имплантируемые медицинские устройства, широко используемые для мониторинга и картирования биологических сигналов, для поддержки и улучшения физиологических функций, а также для лечения заболеваний, улучшают качество жизни миллионов людей. Исследователи все больше интересуются разработкой беспроводных миниатюрных имплантируемых медицинских устройств для физиологического мониторинга in vivo и in situ. Эти устройства можно использовать для слежения за физиологическими условиями, таких как температура, артериальное давление, глюкоза и дыхание, а также диагностических и терапевтических процедур.

До сих пор обычная имплантированная электроника была очень неэффективной по объему - обычно требуется несколько микросхем, корпусов, проводов и внешних преобразователей, а для хранения энергии часто требуются батареи. Постоянной тенденцией в электронике является более тесная интеграция электронных компонентов, часто переносящая все больше и больше функций на саму интегральную схему.

Исследователи из Columbia Engineering сообщают, что они построили самую маленькую в мире однокристальную систему с общим объемом менее 0,1 мм. Система размером с пылевого клеща видна только под микроскопом. Чтобы добиться этого, команда использовала ультразвук как для питания устройства, так и для беспроводной связи с ним.

«Мы хотели посмотреть, насколько далеко мы сможем раздвинуть границы того, насколько маленьким можно сделать функционирующий чип», - заявил руководитель исследования Кен Шепард , профессор электротехники Lau Family и профессор биомедицинской инженерии.
Микросхема является полноценной функционирующей электронной системой. Это революция в разработке беспроводных миниатюрных имплантируемых медицинских устройств, ведь они могут воспринимать различные объекты, использоваться в клинических приложениях и, в конечном итоге, могут быть одобрены для лечения различных заболеваний.


Традиционные радиочастотные каналы связи невозможны для такого маленького устройства, потому что длина электромагнитной волны слишком велика по сравнению с размером устройства. И так как длины волн для ультразвука намного меньше на данной частоте (скорость звука намного меньше скорости света), команда использовала ультразвук как для питания устройства, так и для беспроводной связи с ним. Они изготовили «антенну» для связи и питания от ультразвука прямо на чипе.

Чип, представляющий собой инъекционную частицу, был изготовлен Тайваньской компанией по производству полупроводников, в Columbia Nano Initiative и Городском университете Нью-Йоркского центра перспективных научных исследований (ASRC).

«Это хороший пример развития технологии. Мы ввели новые материалы в стандартный дополнительный металл-оксид-полупроводник, чтобы обеспечить новую функцию. В этом случае мы добавили пьезоэлектрические материалы непосредственно в интегральную схему, чтобы преобразовать акустическую энергию в электрическую».

Конофагу добавил: «Ультразвук продолжает приобретать клиническое значение по мере того, как становятся доступными новые инструменты и методы. Эта работа продолжает эту тенденцию».

Цель команды - разработать чипы, которые можно вводить в организм с помощью иглы для подкожных инъекций, а затем передавать обратно из организма с помощью ультразвука.

Школа инженерии и прикладных наук Columbia Engineering (Нью-Йорк, США)
https://advances.sciencemag.org/content/7/19/eabf6312
https://www.engineering.columbia.edu/pr ... -processes
Поделиться:

Аватара пользователя
MoonBear
Участник
Баланс:4778
 
Сообщения: 290
Регистрация: 02.06.2020

Re: Ультразвук для мониторинга процессов в организме

MoonBear » 21.07.2021 18:27

+
5
-
Тема перспективная и более того, вполне возможно - станет приоритетной в ближайшие десятилетия. Развитие современной электроники позволяет предположить дальнейшую динамику в сторону миниатюризации элементной базы. К примеру, технологический процесс по изготовлению полупроводников (условная плотность компановки) в 70-ые годы прошлого века составлял 3 мкм, сегодня IBM заявили о достижении 2 нм. Вполне можно говорить о создании принципиально нового направления в медицине, ранее широко представленного в научно-фантастических романах, инвазивных нано-роботах, способных заниматься не только мониторинговой диагностикой, но и выполнять целенаправленное вмешательство, в том числе, оперативное.

Способ питания или снятие данных телеметрии, вопрос второстепенный, относящийся к обслуживающим технологиям и предполагает несколько вариантов, напрямую не влияющих на работу самого устройства. По своей сути, подобные чипы, выступают имплантами, только мобильными и многофункциональными, без привязки к определенному органу. Их круг задач широк и включает в себя анализ биохимии крови в режиме реального времени, включая и физические показатели: температура, давление.

Сфера применения, исходя из функционала, широка и активное использование подобных комплексов, способно качественно улучшить жизнь людей с серьезными и неизлечимыми заболеваниями. В качестве примера, можно привести группу заболеваний, связанных с гормональными нарушениями, когда требуются регулярные инъекции необходимых препаратов в зависимости от концентрации определенного вещества в крови.

Часто упоминаемый сахарный диабет полностью соответствует такой характеристике. Анализатор передает данные о содержании сахара в крови на специальное устройство, которое автоматически вводит необходимое количество инсулина в кровь. Тоже касается и заболеваний связанных с повышенным артериальным давлением, когда своевременный ввод препарата предотвратит развитие возможного инсульта или других осложнений.

Более того, в результате мониторинга и накопления больших объемов информации, возникнет индивидуальная база данных состояния организма человека. Ее обработка посредством специализированных нейронных сетей, способна не только выявлять текущие проблемы со здоровьем, ставя диагноз, но, и самое главное, видеть тенденции в образовании будущих болезней, находящихся в самом зародыше.

В таком случае, медицина будущего, примет форму профилактической, индивидуальной мониторинговой службы, когда человек из группы риска, при появлении пороговых значений, своевременно информируется вне зависимости от места его проживания. Что ж, остается выяснить последний вопрос: подобные технологии будут (или частично уже?) использоваться в среде элитариев или «все во имя человека, для блага человека»?

Аватара пользователя
Director
Эксперт
Баланс:13367
 
Сообщения: 644
Регистрация: 20.06.2018

Re: Ультразвук для мониторинга процессов в организме

Director » 24.07.2021 09:00

+
0
-
Коллега Профессор привел нам хороший пример продолжения стремительного развития прикладных технологий.
Исследователи из Columbia Engineering сообщают, что они построили самую маленькую в мире однокристальную систему с общим объемом менее 0,1 мм. Система размером с пылевого клеща видна только под микроскопом.

Чтобы добиться этого, команда использовала ультразвук как для питания устройства, так и для беспроводной связи с ним.... изготовили «антенну» для связи и питания от ультразвука прямо на чипе....

Цель команды - разработать чипы, которые можно вводить в организм с помощью иглы для подкожных инъекций, а затем передавать данные обратно из организма с помощью ультразвука.
Итак, не за горами время, когда с помощью обычного шприца в тело человека можно будет ввести те самые пресловутые микрочипы.

А на тело можно будет одеть специальную рубашку, в которой будут встроены сотни миниатюрных устройств излучения питания для миллионов этих микрочипов и обмена информации с ними.

Останется положить в карман такой рубашки один обычный смартфон со специальным программным приложением, и вот уже перед нами окажется в некотором смысле биоробот. Или техно-человек.

Разница между биороботом и техночеловеком заключается в том, что биороботом управляет кто-то извне, а техночеловек - как и положено человеку - сам управляет собою.

Таким образом, фактически разница определится тем программным приложением, которое будет установлено в смартфоне.

Судя по тому, что сейчас практически все программные приложения контролируются извне, некими неизвестными хозяевами Гугла, Эппла, Майкрософта, Фейсбука и иже с ними, то люди превратятся в биороботов.
Не в техночеловеков.

Очень жаль. А ведь эту технологию микрочипов действительно можно направить в мирное русло - в русло развития человека, но не в русло его вырождения.

Вот какие заманчивые перспективы развития увидел уважаемый коллега MoonBear
MoonBear писал(а):
21.07.2021 18:27
Развитие современной электроники позволяет предположить дальнейшую динамику в сторону миниатюризации элементной базы. К примеру, технологический процесс по изготовлению полупроводников (условная плотность компановки) в 70-ые годы прошлого века составлял 3 мкм, сегодня IBM заявили о достижении 2 нм.

Вполне можно говорить о создании принципиально нового направления в медицине ... инвазивных нано-роботах, способных заниматься не только мониторинговой диагностикой, но и выполнять целенаправленное вмешательство, в том числе, оперативное...

По своей сути, подобные чипы, выступают имплантами, только мобильными и многофункциональными, без привязки к определенному органу. Их круг задач широк и включает в себя анализ биохимии крови в режиме реального времени, включая и физические показатели: температура, давление.

Сфера применения, исходя из функционала, широка и активное использование подобных комплексов, способно качественно улучшить жизнь людей с серьезными и неизлечимыми заболеваниями. В качестве примера, можно привести группу заболеваний, связанных с гормональными нарушениями, когда требуются регулярные инъекции необходимых препаратов в зависимости от концентрации определенного вещества в крови...

Более того, в результате мониторинга и накопления больших объемов информации, возникнет индивидуальная база данных состояния организма человека. ... не только выявлять текущие проблемы со здоровьем, ставя диагноз, но, и самое главное, видеть тенденции в образовании будущих болезней, находящихся в самом зародыше...

медицина будущего, примет форму профилактической, индивидуальной мониторинговой службы, когда человек из группы риска, при появлении пороговых значений, своевременно информируется вне зависимости от места его проживания.


Однако, коллега MoonBear, как настоящий реалист, правильно задает ключевой вопрос
остается выяснить последний вопрос: подобные технологии будут (или частично уже?) использоваться в среде элитариев или «все во имя человека, для блага человека»?
Я полагаю, что ответ очевиден - конечно "для блага".
Вот только для конкретного чьего блага?

Если не произойдет коренной смены мировоззрения общества, то вышеупомянутая технология микрочипов будет использована крайне малочисленными реальными правителями исключительно для их, правителей, блага.

Своё благо они, эти реальные правители, видят в том, чтобы люди превратились в биороботов, послушных их воле.

А для того, чтобы люди не превратились в биороботов, они - люди - должны проявить свою волю. Должны противопоставить свою волю воле правителей.

Тут всё очень просто: кто проявляет волю - тот человек, а кто поддается чужой воле - тот биоробот.

Ответить
   ПОМОЩЬ по форуму!