Inovácia

Inžinieri vynašli magneticky napájaný neurálny stimulátor

Inžinieri vynašli magneticky napájaný neurálny stimulátor



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tím neuroinžinierov na Rice University vytvoril malý chirurgický implantát schopný elektricky stimulovať nervový systém a mozog bez potreby káblového napájania alebo batérie, uvádza štúdia, ktorá bola nedávno zverejnená v časopise Neurón.

SÚVISIACE: Nové bionické oči by si mohli obnoviť zrak na milióny

Magneticky napájaný nervový stimulátor

Neurálny stimulátor, ktorý generuje energiu z magnetickej energie a má zhruba veľkosť zrnka ryže, je prvým magneticky napájaným nervovým stimulátorom, ktorý je schopný fungovať pri vysokofrekvenčných signáloch - podobne ako klinicky schválené implantáty napájané z batérie, ktoré sa zvyčajne používajú ako liečba. pre epilepsiu, chronické bolesti, Parkinsonovu chorobu a ďalšie stavy, uvádza sa v blogovom príspevku na webe Rice University.

Kľúčovou zložkou implantátu je tenký prúžok „magnetoelektrického“ materiálu, ktorý premieňa magnetickú energiu priamo na elektrické napätie. Táto nová metóda sa vyhýba bežným nástrahám pri používaní rádiových vĺn, svetla, ultrazvuku a dokonca aj magnetických cievok - všetky už boli navrhnuté ako možné zdroje energie pre malé bezdrôtové implantáty - ktoré trpia interferenciou so živým tkanivom alebo dokonca vytvárajú nebezpečné množstvá. tepla v tele.

Dôkaz koncepcie nervového stimulátora bez batérií

Na preukázanie životaschopnosti magnetoelektrickej technológie vedci testovali implantáty na hlodavcoch, ktorí boli úplne hore a mohli sa voľne pohybovať v uzavretých priestoroch.

„Urobiť túto demonštráciu princípu princípu je skutočne dôležité, pretože je to obrovský technologický skok od prechodu od benchmarkovej demonštrácie k niečomu, čo by mohlo byť skutočne užitočné pri liečbe ľudí,“ uviedol Jacob Robinson, zodpovedný autor štúdie a člen Iniciatíva ryžového neuroinžinierstva „Naše výsledky naznačujú, že použitie magnetoelektrických materiálov na bezdrôtové napájanie je viac ako nový nápad. Tieto materiály sú vynikajúcimi kandidátmi na bezdrôtovú bioelektroniku klinickej kvality.“

Budúce aplikácie malých nervových stimulantov

Drobné stimulanty mozgu a nervového systému môžu mať uplatnenie v širokom spektre budúcich technológií. Batériové implantáty sa zvyčajne používajú na zníženie epilepsie a tremoru u pacientov trpiacich Parkinsonovou chorobou, ale nový výskum ukazuje, že nervová stimulácia môže byť užitočným spôsobom na liečbu depresie, obsedantno-kompulzívnych porúch a viac ako tretina pacientov trpiacich chronickou neliečiteľnosťou bolesť spojená s depresiou, úzkosťou a závislosťou od opioidov.

Robinson dodal, že vedúca autorka a postgraduálna študentka miniaturizačnej štúdie Amanda Singer je významná, pretože otvára dvere k terapii nervovej stimulácie bez použitia externej energie alebo energie poskytovanej cestom - a najmä bez nutnosti veľkého chirurgického zákroku. Chirurgovia mohli nainštalovať zariadenie s veľkosťou zrnka ryže takmer kdekoľvek v tele pomocou minimálne invazívneho postupu, podobný tomu, ktorý sa používal na zavedenie stentov do blokovaných tepien.

Postgraduálny študent rieši problém bezdrôtového napájania

Singer vyriešil problém s bezdrôtovým napájaním umiestnením vrstiev dvoch rôznorodých materiálov do jedného filmu. Prvou vrstvou bola magnetostrikčná fólia zo železa, kremíka, uhlíka a bóru - ktorá po umiestnení do magnetického poľa vibruje na molekulárnej úrovni. Druhou vrstvou je piezoelektrický kryštál, ktorý premieňa mechanické napätie priamo na elektrické napätie.

„Magnetické pole generuje napätie v magnetostrikčnom materiáli,“ uviedol Singer. „Nerobí sa materiál viditeľne väčším a menším, ale generuje akustické vlny a niektoré z nich sú na rezonančnej frekvencii, ktorá vytvára konkrétny režim, ktorý používame, a ktorý sa nazýva akustický rezonančný režim.“

Pretože pokroky, ako je napríklad Neuralink od Elona Muska, slúžia na zvýšenie funkcie mozgu u pacientov s chronickými neurologickými ochoreniami, tento najnovší výskum z Rice University nám poskytuje pohľad do budúcnosti, kde by neuroinžinierstvo mohlo stimulovať mozog bez zdroja energie - s výnimkou blízkeho magnetického poľa.


Pozri si video: UTAJOVÁNÍ ZDROJŮ NA VOLNOU ENERGII. (August 2022).