En nanometer är en miljondels millimeter vilket är extremt lite, med tanke på att ett hårstrå på huvudet mäter närmare 100 000 (!) nanometer. När det nu börjar forskas allt mer i uppkopplade nanoprylar, inom området som kallas IoNT (Internet of Nano Things) är det med andra ord ytterst små prylar det handlar om, även om de i sanningens namn inte alltid kommer ner på nanometernivå - än.
När World Economic Forum presenterade sin rapport över årets ”Top 10 Emerging Technologies” fanns IoNT med som en av de tekniklösningar som uppmärksammades. De lyfte bland annat fram bolaget Synlogic som arbetar med ett system för att förse tarmbakterier med sensor och minnesenheter för att snabbare kunna upptäcka och behandla tarmsjukdomar, inte minst tidiga symtom på cancer.
Stora som dammkorn
Utrustningen som används i IoNT kan vara tillverkad av biologiska material, vilket kan kännas som mest naturligt när det är något som ska in i kroppen, men man testar även med kolrör i nanoformat som då fungerar som ett slags trådlösa kombinerade nanosensorer och nanoantenner. När de är så små kan de samla information från miljontals olika minimala källor i kroppen, utifrån olika parametrar, och skicka informationen vidare till en dator för analys.
Vid Berkeley University i USA fokuserar man bland annat på något som kallas neuralt damm, eftersom det rör sig om partiklar i dammstorlek. Här handlar det om att ta fram sensorer som implanteras i muskler och det perifera nervsystemet – den del av nervsystemet som inte hör till hjärnan eller ryggmärgen – där sensorerna både kan övervaka och stimulera muskler och hjärnan.
Systemet ska inledningsvis kunna användas för att behandla inflammationer och epilepsi, men forskarna ser framför sig en mängd användningsområden.
Hittills har de lyckats göra sensorer som är så små att de får plats i en kub med en millimeters sida. Nästa steg blir att få ner storleken så att en sensor kan rymmas i en kub med 50 mikrometers sida, det vill säga 0,05 millimeter. Det motsvarar ungefär halva bredden av ett hårstrå.
Lösa energiförsörjningen
En av de stora utmaningarna inom området är att ta fram nanoutrustning som är självförsörjande med energi, så att den verkligen förmår att upptäcka förändringar eller utföra mätningar och därefter skicka information utanför kroppen.
Dessutom ger detta upphov till frågor kring säkerhet, både rent medicinskt – vad gör de främmande partiklarna med kroppen, och vad gör kroppen med partiklarna – och när det gäller den personliga integriteten.
Men med tanke på alla de möjligheter som öppnas med IoNT så är det utmaningar som forskare och utvecklare inte tvekar att ta sig an.
EXEMPEL:
Mer utveckling på nanonivå
Genom att fästa nanosensorer på implantat har utvecklare vid Northeastern University i Boston tänkt att man snabbt ska kunna upptäcka eventuella komplikationer efter ett implantat har kommit på plats i kroppen. Sensorerna ska bland annat känna av på cellnivå om det är ben eller bakterier som ligger mot implantatet, så att man vid bakterieangrepp snabbt kan sätta in antibiotika.
Företaget Proteus har tagit fram något som de kallar en plattform för digital medicin, dit de räknar bland annat piller som kan innehålla sensorer och mätutrustning som fästs på huden – med tillhörande appar förstås. Pillersensorerna kan bland annat användas för att ge läkaren en tydlig bild av patientens beteenden och vanor, vilket är en viktig del av många behandlingar.
Steget efter fitnessarmband presenterade företaget Profusa på CES 2016, världens största mässa för hemelektronik, då de hade med sin bärbara sensor Lumee. Via en speciell gel har den kontakt med huden och kan därmed göra en kontinuerlig mätning av kroppens kemiska status.
Bärbara sensorer är annars inget nytt, men vid Tokyo Graduate School of Engineering har man tagit sig an utmaningen att öka användarvänligheten genom att göra sensorerna mer flexibla. Det material de har tagit fram – en ”digital hud” – är med mätutrustning inräknat inte mer än tre mikrometer tjockt (vilket är betydligt tunnare än den mänskliga hudens allra översta lager). Inledningsvis har de visat hur tekniken kan användas för att mäta blodets syrenivå.
Källor:
http://computersweden.idg.se/2.2683/1.663182/dammkornsstora-sensorer
http://www.medicalnewstoday.com/articles/299663.php
http://mobihealthnews.com/content/proteus-digital-health-raises-another-50m-ingestible-sensor-enabled-digital-medicine
http://www.forbes.com/sites/jenniferhicks/2016/01/07/beyond-fitness-trackers-at-ces-tiny-wearable-biosensor-continuously-monitors-your-body-chemistry
http://www.sci-news.com/technologies/ultraflexible-e-skin-03791.html