أنظمة قوية لاسلكية تزود أجهزة الجسم بالطاقات المختلفة

يطور علماء وباحثون في معهد ماساتشوستس للتقنية أم آي تي MIT و بريغهام ومستشفى السيدات Brigham and women’s hospital أساليبًا حديثة لإمداد الأجهزة المزروعة داخل جسد الإنسان بالطاقة وبآلياتٍ للتواصل معها إذ تُستخدم هذه الأجهزة في توصيل الأدوية، أو رصد وضعية الجسد الداخلية، أو في معالجة الأمراض عبر تحفيز الرأس بالكهرباء أو الضوء. تتزود تلك التجهيزات بالطاقة عبر أمواج راديوية قادرة على عبور ألياف الإنسان، وقد أظهرت التجارب على الحيوانات بأن الأمواج من الممكن أن تزود هذه الأجهزة المتوضعة بعمق 10 سم داخل الألياف بالطاقة من مسافة 1 متر. يقول فاضل مؤلف وكاتب Fadel Adib، أستاذ معاون في مخبر وسائل الإعلام ضمن معهد ماساتشوستس للتقنية MIT's Media Lab وكبير المؤلفين للورقة العلمية التي ستطرح في اجتماع علاقة الحوسبة الآلية للمجموعة المهتمة بتراسل المعلومات the Association for Computing Machinery Special Interest Group on Data Communication (SIGCOMM) في شهر أغسطس/آب: "بالرغم من عدم امتلاك تلك الأجهزة الضئيلة أي بطارية، سوى أنه بات بالإمكان جاريًا التواصل معها من خارج الجسد، الأمر الذي يفتح الأفق لأنواع حديثة من التطبيقات الطبية". يمكن أن تشكل الأجهزة ضئيلة جدًا نتيجة لـ عدم الاحتياج لوجود بطارية، إذ اختبر الباحثون في تلك التعليم بالمدرسة نموذجًا يقترب من حجمه مقدار حبة الأرز، ولكن من المنتظر أن يكونوا قادرين على تخفيض حجمها أكثر من  هذا. يقول جيوفاني ترافيرسو Giovanni Traverso، أستاذ معاون في مركز صحي بريغهام وكلية هارفرد للطب، إضافة إلى ذلك كونه باحثًا في معهد كوتش لأبحاث السرطان التكاملية في معهد ماساتشوستس MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research وأحد مؤلفي الورقة العملية: "يمثل امتلاك التمكن من الاتصال مع تلك الأنظمة دون الاحتياج لبطاريات تقدمًا عظيمًا. من الممكن أن تحقق تلك الأجهزة توافقًا في عملها في تحسس وضعية الجسد والإعانة بتوصيل العقاقير".

الاتصالات اللاسلكية تٌقدِم الأجهزة الطبية التي يمكن زراعتها داخل الجسد أو ابتلاعها أساليبًا حديثة لتشخيص ومراقبة ومعالجة الكثير من الأمراض. ويعمل مخبر تريفيرسو على مجموعة متعددة من الأنظمة القابلة للهضم التي يمكن استعمالها لتوصيل الأدوية ومراقبة الإشارات الحيوية والتحسس لتحركات الجهاز الهضمي. أما تكنولوجيا التحفيز الدماغي العميق deep brain stimulation التي تستخدم أقطاب كهربائية تزرع في الرأس لإيصال تيار كهربائي من أجل معالجة داء باركنسون أو الصرع فيتم التحكم بأقطابها عبر جهاز يشبه جهاز ترتيب نبضات الفؤاد مزروع تحت البشرة والذي يمكن الاستغناء عنه بحال تنفيذ تكنولوجيا التزود بالطاقة لاسلكيًا. كما تمكننا تلك التكنولوجيا من توصيل الضوء لتحفيز أو تخميد النشاط العصبي تبعًا لعلم المورثات الضوئي optogenetics الذي لم يطبق على الإنسان عقب إلا أن ربما أن يكون نافعًا لمداواة الكثير من القلاقِل العصبية. تشغل البطارية في الأجهزة الطبية المزروعة من مثل ممنهج نبضات الفؤاد أغلب منطقة الجهاز، وهي قادرة على تشغيله لمدة مقيدة. بدأ مؤلف وكاتب الذي تخيل وجود أجهزة أصغر من دون بطاريات بالكشف عن احتمالية تزويد هذه الأجهزة بالطاقة لاسلكيًا عبر أمواج راديوية تبثها هوائيات من خارج الجسد إلا أن حتى هذه اللحظة كان من العسير إنجاز هذا لأن الأمواج الراديوية تتبدد خلال مرورها في جسد الإنسان وذلك يجعلها هزيلةً جدًا لتشغيل الأجهزة، للتغلب على تلك الإشكالية اقترح الباحثون نسقًا يُسمى "In Vivo Networking" (IVN). يتكون ذلك النسق من مصفوفة من الهوائيات تبث الموجات الراديوية بترددات غير مشابهة عن بعضها بفروق ضئيلة، تتداخل الأمواج خلال انتشارها وتُجمع بأساليب غير مشابهة، تتداخل القمم الموجية في نقاط محددة فنحصل على اعداد كافية من الطاقة لتشغيل الحساس أو الجهاز المزروع داخل الجسد. يضيف مؤلف وكاتب: "نختار ترددات غير مشابهة عن بعضها وبهذا نعلم أنه في بعض اللحظات الزمنية يمكن أن تصل بعض الموجات لأعلى مقدار لها بنفس اللحظة وعند تلك النقطة سنتمكن من تخطى عتبة الطاقة الضرورية لتشغيل الجهاز".