مستقبل الأجهزة غير المرئية ذات القدرات اللاسلكية

(ب) إن نقل الطاقة غير الصوتية [(FLT:1]) بديل ناشئ يستخدم موجات صوتية عالية التردد لنقل الطاقة من خلال الأنسجة، ويمكن تركيز الموجات فوق الصوتية على نحو أدق من الحقول الكهرومغناطيسية، مما يمكن من زيادة كثافة الطاقة مع انخفاض خطر تدفئة الأنسجة، وقد أظهرت الدراسات المبكرة أن التلاعب بالأنسجة الفوق الصوتية يمكن أن يتجاوز الوصلات الصغيرة في الأعماق.

وبغض النظر عن هذه الطريقة، يجب أن يفي أي نظام للشحن اللاسلكي بمعايير السلامة الصارمة، وقد وضعت إدارة الأغذية والمخدرات بالولايات المتحدة والهيئات الدولية مثل اللجنة الدولية للكهرباء مبادئ توجيهية للحد من التعرض للميادين الكهرومغناطيسية وارتفاع درجة الحرارة والناتج الصوتي، وهي عادة ما تتضمن أجهزة الاستشعار عن درجة الحرارة، ونقاط التحكم في الطاقة، وآليات عدم ضمان الحد الأدنى من المخاطر.

التطبيقات الرئيسية للمشروبات المُشار إليها بلا هوادة

أجهزة القلب

وصانعو السلام والمراكز الدولية للتصنيف هي أكثر المرشحين وضوحاً للشحن اللاسلكي، وقد طورت عدة شركات أجهزة كهرباء قابلة للشحن يمكن أن تُحمَّل أسبوعياً أو شهرياً باستخدام جهاز شحن خارجي يوضع على الصدر، وعلى سبيل المثال، فإن البطاريات التي تستخدمها شركة BIOTRONIK EVIA HF-T ونظم مماثلة تستخدم الانقلابات الحثية لإعادة الشحن، وتوسيع نطاق عمر الأجهزة إلى ما بعد عشر سنوات، والقضاء على الحاجة إلى إحداث تغييرات في المولدات الكهربائية.

المنشطون العصبيون

A Deep brain stimulators (DBS) for Parkinson’s disease, columnal cord stimulators for chronic pain, and vagus symptom stimulators for epilepsy all consume significant power. Rechargeable neurostimulators have been on the market for years, but older models required cumbersome external charging coils that patients had to wear for an hour or more day alignment. Newductin

نظم تسليم المخدرات

كما أن مضخات الأنسولين القابلة للتلف توفر باستمرار ضخاً غير مقصود للأشخاص المصابين بمرض السكري، ولكن حدود الحياة البطارية التي يمكن استبدالها في كثير من الأحيان، ومن شأن فرض رسوم لاسلكية أن يتيح لهذه المضخات أن تعمل لسنوات عديدة دون إعادة زرعها، مع دعم السمات الجديدة مثل الرصد المستمر للجليد والتدمير الآلي للغاز.

أجهزة الاستشعار ونظم الرصد

وقد تزرع أجهزة الاستشعار المصغرة التي تقيس غلوك الدم، أو ضغط الدم، أو التشبع بالأوكسجين، أو العلامات الأحيائية، بصورة متزايدة لأغراض الرصد الطويل الأجل، ويمارس العديد من هذه أجهزة الاستشعار نشاطاً منخفضاً للغاية ويمكن أن تُستخدم بكامل طاقتها من خلال جمع الطاقة من حرارة الجسم أو الحركة، ولكن إعادة الشحن اللاسلكية توفر دعماً قوياً، فعلى سبيل المثال، يستخدم نظام الرصد المستمر للغاز 180 يوماً صغيراً.

فوائد الشحن اللاسلكي لصالح الأجهزة غير المُخطط لها

إن مزايا القضاء على البطاريات الأولية تتجاوز مدى ملاءمة المرضى.

• Reduced Surgical Interventions:] The most direct benefit is the avoidance of repeatedurgries for battery replacement. This reduces the risk of surgical complications, minimizes exposure to anesthesia, and cuts healthcare costs. Studies have shown that eliminating one power change per patient can save thousands of dollars and reduce Disease.
• Continous, Reliable Power:] Rechargeable batteries can be topped daily or weekly, ensuring that the tool never run out of power expectedly. This is particularly critical for life-sustaining devices like pacemakers or for treatment devices where power loss could interrupt treatment.
• Smaller Device Footprint:] because rechargeable batteries can be smaller than primary cells designed to last years, the entire implant can be miniaturized. Smaller implants are less invasive, cause less tissue damage, and can be placed in anatomically challenging locations.
• Enhanced Functionality:] Higher available power allows devices to incorporate more advanced features: real-time data processing, wireless telemetry for remote monitoring, adaptive algorithms, and even multiple treatment modalities. For instance, a next-generation neurostimulator could deliver both electrical stimulation and concur recording of neural activity to personalize treatment.
• Improved Patient Convenience and Quality of Life:] Patients no longer need to schedule surgical replacements every few years. instead, they simply recharge their tool as they would a smartphone-often while sleeping or going about their daily activities. This normalization of tool maintenance can significantly reduce the psychological burden of living with an implant.

ثانيا - التحديات والاعتبارات المتعلقة بالسلامة

وعلى الرغم من الوعد الواضح، يجب التغلب على عدة عقبات تقنية وتنظيمية قبل أن تصبح الزرع المحملة على اللاسلكي متذبذبة.

الإدارة الحرارية

ولا بد أن يؤدي نقل الطاقة اللاسلكية إلى بعض الحرارة، سواء في جهاز النقل الخارجي أو في حالة حرجة أكثر، في زرع نفسه من خلال الخسائر المقاومة، ويمكن أن يؤدي التدفئة المفرطة في الأنسجة إلى حروق أو تلف الأجهزة المحيطة بها.() أما المعايير الدولية (مثلاً، IEC 60601-1) ودرجة الحرارة القصوى في المؤسسة إلى أقل من 2-3 درجة مئوية بالنسبة للزوابق المزمنة، فيجب على المهندسين تصميم نظم مشغلة ذات كفاءة عالية.

سوء السلوك والحركة

وقد يكون للنظم التي تُفرض رسوماً استرشادية ومستمرة درجة عالية من الحساسية للمواءمة بين الفحم الخارجي والداخلي، بل إن التحولات الطفيفة في الموقع يمكن أن تقلل بشكل كبير من التقلبات وشحن الكفاءة، وقد يجد المرضى صعوبة في تحديد موقع الشحن بدقة، ولا سيما فيما يتعلق بالزوارق العميقة، كما أن النظم التكييفية التي تضبط تلقائياً تردد التردد أو تعدل التيارها، هي قيد التطوير، وتستكشف بعض أفرقة البحوث صفائف الفحم المتعددة الفعالة لتوسيعها.

التداخل والقابلية للمقارنة

ويجب أن تعمل الأجهزة غير القابلة للتلف بشكل موثوق في وجود معدات إلكترونية أخرى، سواء داخل المستشفى أو في البيئات اليومية، كما أن نظم الشحن اللاسلكية لا تعرف الكلى نفسها تنتج ميادين الكهرومغناطيسية يمكن أن تتدخل في الأجهزة الإلكترونية للزرع أو في الأجهزة الطبية الأخرى (مثلاً، يمكن أن يفسر جهاز استخلاص القلب المزيف على أنه حدث لا يعرف الكلى).

توحيد المعايير

ويستخدم كل مصنع حالياً الترددات والبروتوكولات والتصميمات المعدنية التي تحمل ملكيتها، وهذا الافتقار إلى التوحيد يعقّد قابلية التشغيل المتبادل ويمكن أن يؤدي إلى ارتباك المرضى إذا كانت الأجهزة المتعددة الزرعية تتطلب شحنات مختلفة.() وقد وضعت اتحادات الصناعة مثل اتحاد القوى اللاسلكية معايير لتواتر الاستهلاك (Qi)() ولكن نطاق العمل الطبي الذي يُعدُّ قيوداً فريدة من نوعها(56).

الطريق التنظيمي

ويقتضي الحصول على زرع محمل على الإنترنت إقراراً بإثبات السلامة والفعالية من خلال اختبارات طبية وعينية واسعة النطاق، كما أن هيئة تنمية الحراجة تعامل النظام الفرعي المقيد كجزء لا يتجزأ من الجهاز، مع نفس مستوى التدقيق الذي يُعتبر وظيفة العلاج، كما أن الأحداث العكسية المتصلة بالشحن مثل التسخين المفرط، أو التأخر في توجيه الاتهام، أو زيادة عبء السوق بشكل شامل.

التطورات والبحوث الأخيرة

وتتسارع المختبرات الأكاديمية والصناعية في جميع أنحاء العالم للتغلب على العقبات المتبقية، وفي جامعة واشنطن، أظهر الباحثون نظاماً للشحن فوق الصوتي يمكن أن يُستخدم في الأعماق من 10 سم إلى المليار أكثر من حبة الأرز، ويمكن لهذه التكنولوجيا أن تتيح طبقة جديدة من المُسجلات العصبية الصغيرة أو رقائق تسليم المخدرات.

وثمة سبيل آخر مثير للإثارة هو استخدام المواد المغناطيسية التي تحول الحقول المغناطيسية مباشرة إلى شحنة كهربائية ذات كفاءة عالية جداً، ويمكن إدماج هذه المواد في مصانع فرعية مرنة ومتنافسة بيولوجياً وتعمل في ترددات أقل تخترق الأنسجة بأقل من اللازم، وقد حقق فريق من جامعة كاليفورنيا، إيرفين، كثافة قياسية في الطاقة الكهربائية تزيد على 2 ميغاواط/سم2 باستخدام مكبرة.

وفي الوقت نفسه، قامت شركات مثل شركة ميترونيك وأبوت بالفعل بإدخال أجهزة محفزات عصبية قابلة للشحن ومضخات إنسولين، كما أن نظام المحفز العصبي الخاص بالطلبات التي يقدمها الأبوت، مثلا، يستخدم بطارية قابلة للشحن تستغرق ما يصل إلى 10 سنوات، غير أن عملية الشحن لا تزال تتطلب مواءمة دقيقة وتستغرق 60 دقيقة، ويجري تلقائيا تعديل الجيل التالي من أجهزة الشحن على نحو تلقائي للعمل في إطار الملابس والدقائق.

المستقبل المنظور والاندماج في الحياة اليومية

وفي المستقبل، فإن تقارب الشحن اللاسلكي مع الاتجاهات التكنولوجية الأخرى سيجعل الزرع أكثر هدوءاً، وتتمثل إحدى الرؤى في أن ]: أي جهاز رصد ذكي أو حزام أو سترة مجهز بقطع شحن آلي يُستخدم تلقائياً في حالة ارتدائه للمريض في يومها.