Kablosuz Güç Aktarımı ile Çalışan Küçük Biyosensörler, Tıpta Devrim Yaratmak Üzere

Genetik bilimi, nanoteknoloji ve elektrik mühendisliğinin etkilerini modern tıpta daha çok görmeye başladık. Amerikan Ulusal Kanser Merkezi'nin desteğiyle Harvard-MIT araştırmacıları tarafından vücuttaki değişimleri kontrol eden, ilaç salımı yapabilen, ışık veya elektrik ile beyni uyarabilen ve kablosuz güç aktarımı ile çalışan biyolojik sensörler geliştirildi.

Yutulabilir veya implante edilebilir (örneğin deri altına yerleştirme) medikal cihazların, hastalıkların teşhisinde, takibinde ve tedavisinde büyük kolaylıklar sunacağı düşünülmektedir. Bu cihazlar tıp bilişimi biliminin medikal enstrümantasyon alt alanı kapsamında değerlendirilmektedir. Yutulabilir sistemlerin genellikle ilaçların gönderilmesinde, belirli biyobelirteçlerin takip edilmesinde ve gastrointestinal (mide-bağırsak) sistemlerin incelenmesinde kullanılması planlanmaktadır. Beyinde ise, implant edilebilen elektrotlar derin beyin uyarılmasında kullanılabilir. Derin beyin uyarılması, parkinson ve epilepsi gibi nörolojik hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. Bu elektrotlar, deri altına implant edilen cihazlarla veya çok daha yeni olarak kablosuz güç aktarımı ile hem kontrol hem şarj edilmektedir. Eğer kablosuz güç aktarımı kullanılırsa, sürekli pil değişimine ihtiyaç kalmayacaktır. Kablosuz beyin implantları aynı zamanda nöronların uyarılmasını veya inaktif hale getirilmesini sağlayabilir. Bu alana optogenetik adı verilmektedir. Halen deneysel aşamaları süren bir yöntemdir.

Günümüzde kullanılan implant edilebilen medikal cihazların çoğunluğu kendi pillerini taşımaktadır. Bu cihazlar çok büyük olmalarının yanında, kullanım süreleri de kısıtlıdır. Son zamanlarda daha küçük ve pile sahip olmayan cihazların tasarlanması fikri ön plana çıkmıştı. Bu cihazların, radyo dalgalarıyla güç sağlaması düşünülmekteydi. Şu ana kadar yapılan çalışmalarda radyo dalgalarından etkili bir güç sağlanması elde edilememişti. MIT ve Harvarddan araştırmacılar yeni bir sistem tasarlayarak bu durumu aşmayı başardılar. In vivo networking (IVN) adı verilen sistem bir çok antenle farklı dalgalardaki radyo dalgalarının alınmasını içeriyor. Böylelikle, bu sistemle cihaza yeteri kadar güç sağlanabiliyor.

Araştırmacıların bu sistemde, implant edilen cihazın vücutta nerde olduğunu bilmelerine gerek yoktur. Güç vücut boyunca dağıtılabilmekte ve aynı anda birden çok cihaza güç sağlanabilmektedir. Bu özellikler ile ilaç salınımı, elektrikle veya ışıkla hücrelerin uyarımı gerçekleştirilebilir. Bu cihazlar, dokuları güvenli bir şekilde geçebilen radyofrekans dalgalarından güç almaktadir. Hayvanlarda yapılan denemelerde 1 metre mesafede ve dokudan 10 cm derinde olan cihazlara güç aktarımı başarıyla yapıldı.

Cihazların en önemli özelliği herhangi bir pile sahip olmamasıdır. Böylelikle pil değişimi için herhangi bir müdahaleye gerek kalmamaktadır. Pil içermemesi sebebiyle çok küçük boyutlarda bu cihazlar tasarlanabilmektedir. Araştırmacıların test ettiği prototip bir pirinç tanesi büyüklüğündedir. Geliştirilen bu sistemlerin yakın gelecekte modern tıpta büyük faydalar sağlayacağı öngörülmektedir.