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martedì 28 febbraio 2012

Dispositivo medico auto-propellente che si muove attraverso il flusso sanguigno

DAL BLOG LO SPITITO DEL TEMPO


Traduzione a cura di Daniel Iversen
L’ingegnere elettronico Ada Pooon ha sviluppato un finissimo dispositivo medico, alimentato via wireless ed auto propellente, capace di movimenti controllati attraverso il flusso del sangue.
Poon, professoressa assistente alla Stanford School of Engineering, sta sviluppando una nuova classe di dispositivi medici con la possibilità di essere impiantati o iniettati nel corpo umano e alimentati via wireless usando onde radio, quindi senza il bisogno di batterie che si consumano o cavi per fornire energia.


“Le applicazioni per questi dispositivi possono essere molte, dalla diagnostica a piccole operazioni mini-invasive” dice. Potrebbero viaggare attraverso il flusso del sangue per portare medicinali, fare analisi, e magari anche eliminare coaguli di sangue o placche da arterie “sclerotiche”.
Il dispositivo di Poon consiste in un dispositivo radio al di fuori del corpo che manda segnali a un dispositivo indipendente all’interno del corpo, in grado di ricevere questi segnali tramite un’antenna di filo bobinato.
Il trasmettitore e l’antenna sono accoppiati magneticamente quindi ogni cambiamento nel flusso di corrente del trasmettitore induce una tensione del filo bobinato.
Un nuovo modello di tessuto permette di ottenere antenne ancora più fini.
Per cinquant’anni gli scienziati hanno lavorato sull’alimentazione elettromagnetica per dispositivi impiantabili, correndo però contro la matematica. Secondo i modelli, le onde radio ad alta frequenza si dissipano velocemente nei tessuti del corpo umano, diramandosi in maniera esponenziale a seconda della profondità in cui vanno.
Dall’altro canto, segnali a bassa frequenza penetrano molto bene, anche se hanno bisogno di antenne di alcuni centimetri di diametro per generare abbastanza energia per il dispositivo, troppo grande quindi per passare attraverso anche le arterie più grosse.
Poon ha però preso una strada diversa, scegliendo un tipo di isolante, invece di modellare un tessuto come  dielettrico.
Questo per via del fatto che si sa che il tessuto umano è un cattivo conduttore di elettricità, sebbene le onde radio riescono comunque a muoversi attraverso di esso. In un dielettrico, il segnale viene convertito in onde di spostamento dalla polarizzazione degli atomi all’interno delle cellule. Anzi, ancora meglio, Poon ha scoperto che il tessuto umano è un dielettrico a bassa perdita, vale a dire che il segnale poco si perde lungo la sua strada.
La dottoressa ha rifatto i calcoli e ha visto una cosa sorprendente: usando nuove equazioni si è resa conto che le onde radio ad alta frequenza viaggiano molto più velocemente di quanto si pensasse inizialmente: “Quando abbiamo esteso le cose a frequenze più alte utilizzando un modello semplice di tessuto ci siamo resi conto che la frequenza ottimale per l’alimentazione wireless è in realtà di circa un gigahertz” ha detto Poon, “circa 100 volte maggiore di quanto si pensasse”.
Il fatto più significativo tuttavia, è stato che la sua rivelazione ha permesso alle antenne all’interno del corpo di essere 100 volte più piccole ed erogare ugualmente la stessa potenza. L’antenna su un dispositivo sviluppato da Poon è di soli 2 millimetri quadrati e quindi abbastanza piccolo per viaggiare all’interno del flusso sanguigno.
La professoressa ha sviluppato due tipo di dispositivi auto-propellenti. Uno di essi dirige la corrente elettrica direttamente attraverso il fluido per creare una forza direzionale che spinge in avanti il dispositivo. Questo tipo è in grado di muoversi a poco più di mezzo centimetro per secondo. Il secondo tipo commuta la corrente avanti e indietro in un loop di filamenti per produrre un movimento a sferzata simile a quello di uno che sul kayak cerca di remare controcorrente.
“Esiste un considerevole margine di miglioramento e resta ancora molto da fare prima che questi dispositivi siano pronti per le applicazioni mediche” ha detto Poon. “Ma per la prima volta, da decenni, la possibilità che ciò accada sembra più vicina che mai”
Fonte: Kurzweilai.net

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