Implanted devices receive power wirelessly for new medical applications / I dispositivi impiantati ricevono alimentazione in modalità wireless per nuove applicazioni mediche
MIT researchers have developed a new way to power and communicate with medical devices implanted deep within the human body.
In use, the devices could deliver drugs, monitor conditions inside the body, or treat disease by stimulating the brain with electricity or light. The implants are powered by radio frequency waves and in animal tests the researchers showed that the waves can power devices located 10cm deep in tissue from a distance of 1m.
“This opens up entirely new types of medical applications,” said Fadel Adib, an assistant professor in MIT’s Media Lab and a senior author of a paper describing the research, which will be presented at the Association for Computing Machinery Special Interest Group on Data Communication (SIGCOMM) conference in August 2018.
In their study, the researchers tested a prototype about the size of a grain of rice, but they anticipate that it could be made smaller.
“Having the capacity to communicate with these systems without the need for a battery would be a significant advance. These devices could be compatible with sensing conditions as well as aiding in the delivery of a drug,” said Giovanni Traverso, an assistant professor at Brigham and Women’s Hospital (BWH), Harvard Medical School, a research affiliate at MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research, and an author of the paper.
Medical devices that can be ingested or implanted in the body could offer doctors new ways to diagnose, monitor, and treat diseases. Traverso’s lab is now working on a variety of ingestible systems that can be used to deliver drugs, monitor vital signs, and detect movement of the GI tract.
In the brain, implantable electrodes that deliver an electrical current are used for deep brain stimulation, which is often used to treat Parkinson’s disease or epilepsy. These electrodes are now controlled by a pacemaker-like device implanted under the skin, which could be eliminated if wireless power is used. Wireless brain implants could also help deliver light to stimulate or inhibit neuron activity through optogenetics.
Implantable medical devices are currently equipped with batteries that occupy most of the space on the device and offer a limited lifespan. Adib has been exploring the possibility of wirelessly powering implantable devices with radio waves emitted by antennas outside the body.
MIT researchers have developed technology that could be implanted and used to remotely trigger “smart pills” / I ricercatori del MIT hanno sviluppato una tecnologia che potrebbe essere impiantata e utilizzata per attivare a distanza "pillole intelligenti"
Until now, this has been difficult to achieve because radio waves tend to dissipate as they pass through the body. To overcome that, the researchers devised In Vivo Networking (IVN), a system that relies on an array of antennas that emit radio waves of slightly different frequencies. As the radio waves travel, they overlap and combine in different ways. At certain points, where the high points of the waves overlap, they can provide enough energy to power an implanted sensor.
With the new system, the researchers don’t need to know the exact location of the sensors in the body, as the power is transmitted over a large area. This also means that they can power multiple devices simultaneously. At the same time that the sensors receive a burst of power, they also receive a signal telling them to relay information back to the antenna. This signal could also be used to stimulate release of a drug, a burst of electricity, or a pulse of light, the researchers said.
ITALIANO
I ricercatori del MIT hanno sviluppato un nuovo modo di alimentare e comunicare con dispositivi medici impiantati in profondità nel corpo umano.
Durante l'uso, i dispositivi possono erogare farmaci, monitorare le condizioni all'interno del corpo o trattare la malattia stimolando il cervello con elettricità o luce. Gli impianti sono alimentati da onde a radiofrequenza e nei test sugli animali i ricercatori hanno dimostrato che le onde possono alimentare dispositivi situati a 10 cm di profondità nel tessuto da una distanza di 1 m.
"Questo apre nuovi tipi di applicazioni mediche", ha detto Fadel Adib, assistente professore nel Media Lab del MIT e autore senior di un articolo che descrive la ricerca, che sarà presentato al Gruppo di interesse speciale dell'Associazione per il settore informatico sulla comunicazione dei dati (SIGCOMM) nell'agosto 2018.
Nel loro studio, i ricercatori hanno testato un prototipo delle dimensioni di un chicco di riso, ma prevedono che potrebbe essere ridotto.
"Avere la capacità di comunicare con questi sistemi senza la necessità di una batteria sarebbe un progresso significativo. Questi dispositivi potrebbero essere compatibili con le condizioni di rilevamento e aiutare nella consegna di un farmaco ", ha detto Giovanni Traverso, un assistente professore al Brigham and Women's Hospital (BWH), Harvard Medical School, una ricerca affiliata al Koch Institute del MIT per il cancro integrativo Ricerca e autore del documento.
I dispositivi medici che possono essere ingeriti o impiantati nel corpo potrebbero offrire ai medici nuovi modi per diagnosticare, monitorare e curare le malattie. Il laboratorio di Traverso ora sta lavorando su una varietà di sistemi ingeribili che possono essere utilizzati per somministrare farmaci, monitorare i segni vitali e rilevare il movimento del tratto gastrointestinale.
Nel cervello, gli elettrodi impiantabili che erogano una corrente elettrica sono utilizzati per la stimolazione cerebrale profonda, che viene spesso utilizzata per il trattamento del morbo di Parkinson o dell'epilessia. Questi elettrodi sono ora controllati da un dispositivo simile a un pacemaker impiantato sotto la pelle, che potrebbe essere eliminato se viene utilizzata l'alimentazione wireless. Gli impianti cerebrali wireless potrebbero anche aiutare a fornire luce per stimolare o inibire l'attività neuronale attraverso l'optogenetica.
I dispositivi medici impiantabili sono attualmente dotati di batterie che occupano la maggior parte dello spazio sul dispositivo e offrono una durata limitata. Adib ha esplorato la possibilità di alimentare in modalità wireless dispositivi impiantabili con onde radio emesse da antenne all'esterno del corpo.
Fino ad ora, questo è stato difficile da raggiungere perché le onde radio tendono a dissiparsi mentre passano attraverso il corpo. Per superare questo, i ricercatori hanno ideato In Vivo Networking (IVN), un sistema che si basa su una serie di antenne che emettono onde radio di frequenze leggermente diverse. Mentre le onde radio viaggiano, si sovrappongono e si combinano in modi diversi. In alcuni punti, dove i punti più alti delle onde si sovrappongono, possono fornire energia sufficiente per alimentare un sensore impiantato.
Con il nuovo sistema, i ricercatori non hanno bisogno di conoscere l'esatta posizione dei sensori nel corpo, poiché la potenza viene trasmessa su una vasta area. Ciò significa anche che possono alimentare più dispositivi contemporaneamente. Allo stesso tempo che i sensori ricevono una elevata quantità di energia, ricevono anche un segnale che dice loro di ritrasmettere le informazioni all'antenna. Questo segnale potrebbe anche essere usato per stimolare il rilascio di un farmaco, una scarica di elettricità o un impulso di luce, hanno detto i ricercatori.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/implanted-medical-devices/?cmpid=tenews_5356152&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
Commenti
Posta un commento