Vědci vyvinuli první nervové bezdrátové senzory velikosti prachu, které lze umístit přímo do těla

  • Nový druh miniaturních senzorů využívá ultrazvuku pro přenos dat i napájení
  • Funguje pasivně a má milimetrovou velikost
  • Senzor je možné umístit přímo na nervy

Rozmach senzorů můžeme pozorovat v zařízeních, které používáme a také v různých strojích a objektech kolem nás. Jejich velikosti se zmenšují a sbíraná data nám umožňují vše vyhodnocovat pro lepší funkčnost nebo efektivitu.

V případě biologických senzorů, které by bylo možné umístit přímo dovnitř těla, jsme ale stále teprve na začátku. Důvodem je hlavně mnohem větší nutnost miniaturizace a také další komplikace. Na miniaturní biosenzory se ale zaměřil jeden z vědeckých týmů z Kalifornské univerzity v Berkeley.

Na velikosti záleží

Pro implementaci senzorů do těla je nutné počítat s tím, že velikost hraje velmi důležitou roli. Vše se navíc odvíjí od toho, co a jak přesně potřebujete měřit.

Vytvořený senzor má velikost pouze 1 mm3 a jak můžete vidět na fotografii, jde to srovnat třeba se zrnkem rýže s tloušťkou jednoho milimetru. I když stále nejsou k dispozici technologie, které by umožňovali vyrobit podobné senzory o objemu například v oblasti desítkách mikronů, jde jen o otázku času a další výrobní pokrok.

Klepněte pro větší obrázek
Senzor napojený na nervové vlákno myši (Zdroj: Ryan Neely)

Se současnou velikostí už lze senzor přichytit k jednotlivým větším nervům v rámci PNS (Periferní nervová soustava), které se starají například o přenos elektrického vzruchu ke svalům. Pro integraci do mozku a neuronů v centrální nervové soustavě by ale byly zapotřebí senzory v oblasti 50 mikronů.

Komunikaci i napájení zajišťuje ultrazvuk

K dispozici už jsou různé druhy miniaturních senzorů, které lze do našeho těla umístit, ale vedou z nich dráty, které jsou nutné pro spojení s externí elektronikou a napájením mimo tělo. Tyto systémy se navíc velmi rychle ničí (infekce v místě spojení) a je nutné je měnit třeba i každý rok.

Do budoucna asi nelze čekat, že bychom chtěli mít z těla nebo hlavy vystrčené nějaké kabely a efektivní bezdrátové spojení je tak nutností. Vyvinutý senzor je pasivní – neobsahuje žádnou baterii ani vlastní zdroj napájení.

Vědci totiž zjistili, že u objektů o velikosti pod zmíněnou milimetrovou úrovní je ultrazvuk efektivní jak pro přenos informací, tak i energie. Dokonce je z pohledu rušení a prostupnosti mnohem lepší, než elektromagnetické signály a nemá škodlivý účinek.

Klepněte pro větší obrázek
Detail složení celého senzoru

Senzor obsahuje piezoelektrický krystal, který z ultrazvuku přijímaného z blízkého externího vysílače mimo tělo napájí jednoduchý integrovaný obvod s tranzistorem. Tento tranzistor je přímo spojen se samotným svalovým nervem skrze dvě elektrody, takže jakmile je ve svalovém vlákně jakákoli změna napětí, změní to i zpětnou vazbu celého obvodu a odraz ultrazvuku, který přijme vysílač umístěný mimo tělo.

Klepněte pro větší obrázek
Porovnání parametrů se staršími a konkurenčními senzory

V současné verzi se podařilo pomocí šesti 540nanosekundových ultrazvukových pulzů dosáhnout na měření dat každých 100 mikrosekund. Lze pochopitelně očekávat, že se přesnost a efektivita bude ještě zlepšovat, ale už nyní je vidět, že přesné snímání v reálném čase není problém.

Budoucí senzory v těle a přímo v mozku

Nyní se o nasazení uvažuje především pro řešení různých zdravotních problémů, které se budou vyskytovat i v blízké budoucnosti.

Samotné snímání dat je totiž důležité například pro paraplegiky, kteří mohou mít implementovanou robotickou část těla a ovládat ji „myšlenkou“ podobně, jako byli zvyklí dříve s biologickou částí. Bude nutné nějaké zaučení, ale to by z dostatku dat mělo být pro budoucí systémy umělé inteligence poměrně jednoduché.

S miniaturizací bude možné takových senzorů mít v těle jednotky či klidně stovky a každý může mít specializaci na něco jiného. Takové senzory se mohou jednoduše stát i stimulačními stroji, které bude možné bezdrátově ovládat a měnit tak i případně vzruchy v našich biologických vláknech.

Klepněte pro větší obrázek
Architektura nervových systémů našeho těla je rozdělena na několik částí (Zdroj: Wikipedia)

V takové době už ale budeme v budoucnosti, kdy budeme mít moc nad tím, jakou náladu chceme mít, jak chceme pociťovat například hlad, únavu a další vlastnosti našeho těla a vlastně tak převzít vládu nad tím, co náš mozek dle dat sám vyhodnocuje. Nadneseně řečeno, i Starbucks se bude muset stát technologickou firmou, protože kofein už jako stimulant nebude potřeba – prostě si daný efekt „nastavíte v aplikaci“.

Obecně to ale ukazuje vývoj, kterým se tento segment ubírá – přímé propojení našeho mozku a těla s počítačovým systémem budoucnosti, což znamená ultimátní cíl pro virtuální realitu.

Oficiální materiál k výzkumu naleznete na webu cell.com (PDF)

13 komentářů

Nejnovější komentáře

  • David Kollier 15. 8. 2016 13:49:22
    S velkou nadsázkou dalo by se toho zneužít. Představte si, že byste si...
  • jaramat 14. 8. 2016 20:33:51
    Doufám, že se také někdo zaměří na vývoj detektorů přítomnosti těchto...
  • Tomcat5a 13. 8. 2016 18:59:27
    Bravo,kluci z NSA !

Určitě si přečtěte


Deset tipů, jak ovládnout Google: Vyhledávejte jako mistři

Deset tipů, jak ovládnout Google: Vyhledávejte jako mistři

** Vyhledávače jsou natolik dobré, že si poradí i s frází v běžné češtině ** Pokud to ale nebude stačit, můžete vyzkoušet pokročilé funkce ** Vybrali jsme ty nejzajímavější

25.  9.  2016 | Jakub Čížek | 19

9 nejlepších programů na úpravu fotek. Placené i zdarma

9 nejlepších programů na úpravu fotek. Placené i zdarma

** Pro běžné úpravy fotek nemusíte pirátit Photoshop, vystačíte si s levnějšími programy ** Ceny pokročilých editorů se většinou vejdou do dvou tisíc korun ** Mnohdy stačí i bezplatné nástroje

26.  9.  2016 | Stanislav Janů | 50

Aby byl signál a internet všude: jak fungují a kde jsou schované antény operátorů

Aby byl signál a internet všude: jak fungují a kde jsou schované antény operátorů

** Základnové stanice BTS mobilních operátorů zdaleka nejsou jen typické kovové stožáry ** Podívejte se na některé nevšední instalace ** Dozvíte se, z čeho se moderní BTS skládá a jak funguje

28.  9.  2016 | David Polesný | 32

Pojďme programovat elektroniku: Vyrobím si z drobných součástek vlastní mikropočítač za pár kaček

Pojďme programovat elektroniku: Vyrobím si z drobných součástek vlastní mikropočítač za pár kaček

** Můžete si koupit třeba desku Arduino Uno ** Anebo si složíte celý mikropočítač sami ** Je to snadné jako facka

27.  9.  2016 | Jakub Čížek | 27

Týden Živě: Zvyknou si Češi platit paušál za software?

Týden Živě: Zvyknou si Češi platit paušál za software?

** Zoner vypustil do světa nové Photo Studio. Je za paušál. ** HP nechce neoficiální inkoust ** Koutek časopisu Computer

25.  9.  2016 | Časopis Computer | 65


Aktuální číslo časopisu Computer

Srovnání výhodných 27" monitorů

Velký test levných rychlých routerů

Jak nastavit Android, aby vás nesledoval

45 podrobných testů a recenzí