Ce système sans fil peut alimenter des dispositifs placés à l’intérieur du corps pour nourrir, soigner et surveiller la santé.

Les chercheurs du MIT, en collaboration avec des scientifiques de Brigham et du Women’s Hospital, ont mis au point une nouvelle façon d’alimenter et de communiquer avec des dispositifs implantés dans le corps humain. Ces appareils pourraient être utilisés pour administrer des médicaments, surveiller les conditions à l’intérieur du corps ou traiter des maladies en stimulant le cerveau avec de l’électricité ou de la lumière.

Les implants sont alimentés par des ondes radiofréquence, qui peuvent traverser les tissus humains en toute sécurité. Dans des essais sur des animaux, les chercheurs ont montré que les ondes peuvent alimenter des dispositifs situés à 10 centimètres de profondeur dans les tissus, à une distance d’un mètre.

« Même si ces minuscules dispositifs implantables n’ont pas de piles, nous pouvons maintenant communiquer avec eux à distance à l’extérieur du corps. Cela ouvre de tout nouveaux types d’applications médicales « , déclare Fadel Adib, professeur adjoint au Media Lab du MIT et auteur principal de l’article, qui sera présenté à la conférence de l’Association for Computing Machinery Special Interest Group on Data Communication (SIGCOMM) en août prochain.

Parce qu’ils n’ont pas besoin d’une batterie, les appareils peuvent être minuscules. Dans cette étude, les chercheurs ont testé un prototype de la taille d’un grain de riz, mais ils s’attendent à ce qu’il soit encore plus petit.

« Avoir la capacité de communiquer avec ces systèmes sans avoir besoin d’une batterie serait une avancée significative. Ces dispositifs pourraient être compatibles avec les conditions de détection et aider à l’administration d’un médicament « , explique Giovanni Traverso, professeur adjoint au Brigham and Women’s Hospital (BWH), Harvard Medical School, affilié de recherche au Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT et auteur de l’article.

Communication sans fil

Les dispositifs médicaux qui peuvent être ingérés ou implantés dans l’organisme pourraient offrir aux médecins de nouvelles façons de diagnostiquer, de surveiller et de traiter de nombreuses maladies. Le laboratoire de Traverso travaille actuellement sur une variété de systèmes ingérables qui peuvent être utilisés pour administrer des médicaments, surveiller les signes vitaux et détecter les mouvements du tractus gastro-intestinal.

Dans le cerveau, des électrodes implantables qui délivrent un courant électrique sont utilisées pour une technique connue sous le nom de stimulation cérébrale profonde, qui est souvent utilisée pour traiter la maladie de Parkinson ou l’épilepsie. Ces électrodes sont maintenant contrôlées par un stimulateur cardiaque implanté sous la peau, qui pourrait être éliminé si l’alimentation sans fil est utilisée. Les implants cérébraux sans fil pourraient également aider à produire de la lumière pour stimuler ou inhiber l’activité des neurones grâce à l’optogénétique (on en a déjà parlé ici), qui n’a pas encore été adaptée à l’usage humain, mais qui pourrait être utile pour traiter de nombreux troubles neurologiques.

Actuellement, les dispositifs médicaux implantables, tels que les stimulateurs cardiaques, portent leurs propres batteries, qui occupent la majeure partie de l’espace sur le dispositif et offrent une durée de vie limitée. Adib, qui envisage des appareils beaucoup plus petits, sans piles, a exploré la possibilité d’alimenter sans fil des appareils implantables avec des ondes radio émises par des antennes à l’extérieur du corps.

(pour ceux qui paniquent et s’inquiètent des ondes, il sera nécessaire de faire de la pédagogie pour rassurer)

Jusqu’à présent, cela a été difficile à réaliser parce que les ondes radio ont tendance à se dissiper lorsqu’elles traversent le corps, de sorte qu’elles finissent par être trop faibles pour fournir suffisamment d’énergie. Pour surmonter cela, les chercheurs ont conçu un système qu’ils appellent « In Vivo Networking » (IVN). Ce système repose sur un réseau d’antennes qui émettent des ondes radio de fréquences légèrement différentes. Au fur et à mesure que les ondes radio se déplacent, elles se chevauchent et se combinent de différentes façons. À certains endroits, où les points hauts des ondes se chevauchent, elles peuvent fournir suffisamment d’énergie pour alimenter un capteur implanté.

« Nous avons choisi des fréquences légèrement différentes les unes des autres et, ce faisant, nous savons qu’à un moment donné, ces fréquences vont atteindre leurs sommets en même temps. Lorsqu’ils atteignent leurs sommets en même temps, ils sont capables de dépasser le seuil d’énergie nécessaire pour alimenter l’appareil « , explique M. Adib.

Avec le nouveau système, les chercheurs n’ont pas besoin de connaître l’emplacement exact des capteurs dans le corps, car la puissance est transmise sur une grande surface. Cela signifie également qu’ils peuvent alimenter plusieurs appareils à la fois. En même temps que les capteurs reçoivent une vague d’énergie, ils reçoivent également un signal leur disant de relayer l’information à l’antenne. Ce signal pourrait également être utilisé pour stimuler la libération d’un médicament, d’une décharge d’électricité ou d’une impulsion lumineuse, disent les chercheurs.

Puissance longue distance

Lors d’essais sur des porcs, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient envoyer de l’énergie à partir d’un mètre à l’extérieur du corps, vers un capteur situé à 10 centimètres de profondeur dans le corps. Si les capteurs sont situés très près de la surface de la peau, ils peuvent être alimentés jusqu’à 38 mètres de distance.

« Il y a actuellement un compromis entre la profondeur à laquelle on peut aller et jusqu’où on peut aller à l’extérieur du corps « , dit Adib.

Les chercheurs travaillent maintenant à rendre l’alimentation électrique plus efficace et à la transférer sur de plus grandes distances. Cette technologie a également le potentiel d’améliorer les applications RFID dans d’autres domaines tels que le contrôle des stocks, l’analyse des ventes au détail et les environnements « intelligents », ce qui permet de suivre les objets sur de plus longues distances et de communiquer, selon les chercheurs.

La recherche a été financée par le Media Lab Consortium et les National Institutes of Health.

Les questions qui nous viennent à l’esprit :

  • est-ce qu’on n’inventera pas un système qui annule la transmission des informations ?
  • qui peut protéger une telle innovation du piratage ?
  • peut-on craindre les interférences ou les « brouillages » ?
  • est-ce que ces implants sont à garder ponctuellement, plusieurs mois, années, toute la vie ?

Quelque chose de prometteur inquiète malgré tout, car cette annonce se rapproche tellement de la science-fiction qu’on pourrait craindre que des « méchants » fassent du tort…

 

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