الکترونیک تزریقی: آینده فناوری دستگاه‎های پوشیدنی

الکترونیک تزریقی چگونه کار می‎کند؟

در حال حاضر، ایمپلنت‎ها به عنوان یک شیوه رایج در ارائه خدمات پزشکی مورد استفاده قرار می‎گیرند. رئیس بخش بهداشت دیجیتال مشاوران کمبریج، وایشالی کامت، از جمله افرادی است که فکر می‎کند آینده در اختیار یکی از روش‎های تزریق ایمپلنت‎های مینیاتوری است که این امکان را فراهم می‎کند تا به طور مستقیم تحریک اعصاب را مورد هدف قرار داد. او می‎گوید: «زمانی که امکان کنترل و برقراری ارتباط  با یک ایمپلنت یا دستگاه تزریق شده فراهم شود، یک سری از خدمات پزشکی نظير ردگیری آنی میزان رشد تومور یا کنترل و رساندن موضعی دارو فراهم خواهد شد.» نام این روش «مدولاسیون عصبی» است.

مجهز کردن بدن با هر گونه دستگاه نظارت فیزیولوژیکی هوشمند این امکان را به وجود خواهد آورد تا به طور خودکار بتوان در موارد اضطراری مثل حمله قلبی، خدمات اورژانسی را فراخوانی کرد. کامت در ادامه می‎افزاید: «درمان به روش مدولاسیون عصبی می‎تواند در پاسخ به بیماری صرع قریب الوقوع یا افزایش لرزش‎های بیماری پارکینسون مورد استفاده قرار گيرد. با دسترسی مستقیم به اعصاب، این امکان به وجود خواهد آمد تا با شناسایی مسیرهای عصبی در شرایطی مثل افسردگی و چاقی امکان مداوا فراهم شود.»

تزریق الکترونیک در کدام یک از کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می‎گیرد؟

کاربردهای پزشکی به طور بالقوه وسیع و گسترده هستند. مدیر توسعه تجارت پزشکی Plextek Consulting، کالت جانسون می‎گوید: «فناوری می‎تواند برای کمک به احیای بافت‎های آسیب دیده مغز یا کمک به کنترل موثرتر بیماری دیابت با فراهم کردن یک روش هوشمندانه برای کنترل سطح انسولین به کار گرفته شود. الکترونیک تزریقی همچنین می‎تواند روش‎های کاربردی مشابه‎ای را در تنظیمات شیمیایی مغز برای افرادی که از مشکل عدم تعادل رنج می‎برند و همچنین برای افراد مبتلا به بیماری‎های مرتبط با هورمون رشد را فراهم کند. علاوه بر این، از آنها می‎توان برای کمک به کنترل پروتزها به وسیله واکنش به حرکت عضلات استفاده کرد.»

کالت جانسون، مدیر توسعه تجارت پزشکی Plextek Consulting

در ماه ژوئن گروه پژوهشی لیبر در دانشگاه هاروارد یک توری قابل تزریق را معرفی کردند که قادر بود سیگنال‎های الکتریکی درون مغز موش‎ها را شناسایی کند، چنین دستاوردی می‎تواند به دانشمندان در  حل معمای چگونگی برقراری ارتباط بین سلول‎های مغزی کمک کند. تزریق این توری از طریق یک سوزن با قطر تنها 0.1 میلی متر انجام گرفته بود.

به تازگی محققان موفق به تزریق یک ایمپلنت توری شکل به داخل مغز موش‎ها شده‎اند (عکس از گروه محققان لیبر، دانشگاه هاروارد)

آیا می‎توان از الکترونیک تزریقی به عنوان نسل آینده فناوری پوشیدنی استفاده کرد؟

کامت می‎گوید: «بله، سرعت پیشرفت فناوری به اندازه‎ای است که می‎تواند به مرحله انجام چنین کاری برسد. این شیوه از درمان به وسیله میکروالکترونیک‎ها امکان‌پذیر است و با حداقل صدمات ناشی از انجام چنین فرآیندی می‎توان عمل تزریق یا رساندن دستگاه به موقعیت مورد نظر در بدن را فراهم ساخت.» برای افرادی که تمایلی به قرار دادن اجسام خارجی زیر پوست خود ندارند، کامت به برچسب‎های شناسایی (ID tag) اشاره می‎کند که سال‎ها است برای ردگیری حیوانات دست آموز به آنها ایمپلنت می‎شود.

آیا در آینده می‎توان دست بندهای هوشمند را مثل استخوان فک درون بدن جاسازی کرد؟

آیا از بلوتوث و برنامه‎هایی برای کنترل آن در داخل بدن هم می‎توان استفاده کرد؟

کامت می‎گوید: «بله، این امکان وجود دارد که فرستنده‎های بی‌سیم را درون بدن جاسازی کرد و سیگنال‎های لازم را از طریق یک دستگاه خارجی به آن ارسال یا از آن دریافت کرد. این شیوه در حال حاضر نیز از طریق یک دستگاه خارجی اختصاصی پزشکی در حال انجام است. به عنوان نمونه، دستگاه‎های ضربان‌ساز قلب به همین شیوه درون بدن فرد بیمار نصب می‎شوند و اخیرا نیز با استفاده از یک تلفن هوشمند می‎توان این‌گونه دستگاه‎ها را کنترل کرد. مشکل اینجا است که با جاسازی دستگاه‎هایی که به برخی از انواع پروتکل‎های بی‎سیم (به طور خاص بلوتوث) مجهز هستند نمی‎توان به همین سادگی سیگنال آنها را از داخل بدن دریافت کرد، زیرا بافت بدن انسان بیشتر سیگنال‎های 2.4 گیگاهرتزی را جذب می‎کند. اما ما مشغول کار روی توسعه برخی فناوری‎های اختصاصی هستیم که انجام چنین کاری را ممکن می‎سازد.»

آیا این بایوهکینگ است؟

به طور طبیعی وقتی صحبت از الکترونیک تزریقی و دستگاه‎های پوشیدنی جاسازی شده در میان باشد، موضوع بایوهکینگ و سایبورگ‎ها هم مطرح می‎شود. متخصص فنی IEEE دکتر کوین کوران، بر این عقیده است که پزشکان امیدوارند که بایوهکینگ بتواند به افراد دارای معلولیت کمک کند. او می‎گوید: «انواع متفاوتی از بایوهکینگ از تلاش برای وارد کردن ایمپلنت‎ها به توالی ژن‎ها، و کار با گیاهان و باکتری‎ها تا خون و سنسورهای الکترونیکی وجود دارد. اما بایوهکرها همگی بر این باور هستند که فناوری این قدرت را دارد تا موجودیت ما را بهبود بخشند.»

محققان دانشگاه کالیفرنیا اخیرا یک خالکوبی زیستی را توسعه داده‎اند که عرق را تحت نظر قرار می‎دهد. دکتر کوران می‎گوید: «این را نیز می‎تواند به عنوان سنسورهایی که به پوست متصل می‎شوند در حیطه بایوهکینگ طبقه‌بندی کرده و آن را برای ردگیری توازن شیمیایی ورزشکاران برای سنجش میزان فعالیت فیزیکی آنها مورد استفاده قرار داد.»

آیا این یک پیشرفت طبیعی از کمیت شناسی فردی است؟

جانسون می‎گوید: «می‎توان از ایمپلنت‎ها برای تحت نظر گرفتن فعالیت‎ها و گسترش عملکرد دستگاه‎های پوشیدنی در حوضه سلامت و بهزیستی استفاده کرد. ایمپلنت‎ها می‎توانند اطلاعات زیادی را در اختیار مصرف کنندگان قرار دهند که از جمله آنها می‎توان به اطلاعاتی در مورد سطح هورمون، ترشح آندرنالین، ساخت لاکتوز، هیدراتاسیون و تغذیه اشاره کرد.»

طی سال‌های اخیر فناوری دستگاه‎های پوشیدنی و نرم‌افزارهای مرتبط با آن به یک روش کلیدی برای توجه بیشتر مردم به وضعیت فعالیت بدنی خود تبدیل شده است. کوران که معتقد است تقاضا برای تحت نظر گرفتن وضعیت سلامت بدن رو به افزایش است می‎گوید: «ما روز به روز بیشتر شاهد حضور دست بندهایی هستیم که با سنسورهای سنجش ضربان قلب، داده‎های زیستی، شمارنده تعداد قدم‎ها، اندازه گيری میزان کالری سوخته شده، کیفیت خواب و خیلی چیزهای دیگر مراقب سلامتی ما هستند.»

او برای مثال به تلفن هوشمند Galaxy S5 سامسونگ اشاره می‎کند که می‎تواند از طریق دوربين خود گردش خون را مشاهده کند. Apple Watch هم می‎تواند ضربان قلب را بررسی کند. او می‎گوید: «اما این نوع بررسی‎ها محدود هستند و این امکان نیز وجود دارد که اطلاعات دریافتی از آنها ناقص بوده و یا دقیق نباشد.» یک دستگاه تزریقی باید به اندازه‎ای دقیق و قابل اطمینان باشد تا بتوان از آن برای مقاصد پزشکی استفاده کرد.

Samsung Galaxy S5 می‎تواند با استفاده از دوربين خود جریان خون را بررسی کند

آیا ما می‎توانیم از ایمپلنت‎ها برای احرازهویت یا شیوه‎ای برای پرداخت استفاده کنیم؟

حمل کارتپ‌های هوشمند برای استفاده در حمل و نقل عموی و استفاده از تلفن برای پرداخت وجه (مثل Apple Pay) ممکن است در حال حاضر به عنوان یک فناوری پیشرفته کامل شناخته شوند، اما بسیاری از معاملاتی که نیاز به احراز هویت فرد دارند را می‎توان به راحتی از طریق ایمپلنت‎ها انجام داد. کامت می‎گوید: «با جایگزین کردن ایمپلنت‎های الکترونیکی به جای گجت‎ها و دستگاه‎هایی که ما امروزه با خود حمل می‎کنیم امکان انجام بسیاری از خدمات الکترونیکی فراهم خواهد شد. به عنوان مثال در مورد سیستم احراز هویت و پرداخت، یک تراشه کوچک که به صورت زیر جلدی درون مچ دست شما قرار گرفته می‎تواند به تنهایی وظایف کارت‎های اعتباری یا گواهینامه رانندگی شما را انجام دهد.»

برچسب‎ها و تراشه‎های RFID قرار گرفته در زیر پوست مچ دست می‎تواند جایگزین یک کارت هوشمند شود (عکس از Universal Smart Cards)

البته انجام چنین کارهایی را می‎توان با ظرافت بسیار بیشتری انجام داد. کامت می‎گوید: «ایمپلنت‎های الکترونیکی می‎توانند امکان سنجش روش‎های مختلف فیزیولوژیکی را بهتر و دقیق‎تر انجام دهند.»

این‎ها تنها مربوط به ما نمی‎شود، قابلیت تزریق الکترونیک را می‎توان روی همه موجودات زنده انجام داد. جانسون می‎گوید: «پتانسیل انجام چنین روشی برای کاربردهای غیر پزشکی نیز وجود دارد، نمونه‎ای از آن نظارت بر محیط زیست و وضعیت پوشش گیاهی جنگل‎های انبوه است. اطلاعات به دست آمده از این فناوری به صنعت کمک خواهد کرد تا درک بهتری از یک اثر خاص زیست محیطی داشته باشد.»

اما بیشتر از همه این انسان‎ها هستند که در اولويت قرار دارند. کوران می‎گوید: «در نهایت ما تمایل داریم که دستگاه‎هایمان را به نحوی در محیط پیرامون خود مخفی کنیم و با باز کردن فضای بیشتر محیط زندگی را قابل تحمل‎تر کنیم، و کجا بهتر از بدن خودمان برای مخفی کردن؟»