Il mondo della tecnologia è in continua evoluzione e, negli ultimi anni, abbiamo assistito a un notevole sviluppo nel campo dei sensori elettronici. Questi dispositivi sono diventati onnipresenti nella nostra vita quotidiana, trovando applicazione in svariati settori, dall’automotive alla medicina. In particolare, l’ambito biomedico ha mostrato un crescente interesse verso i microdispositivi efficienti e poco ingombranti, capaci di operare come parte di un ampio insieme per mappare l’attività fisiologica su un’intera area di interesse.
Un gruppo di scienziati guidato da ingegneri dell’Università di Brown ha compiuto un grande passo avanti in questo settore, sviluppando una rete di comunicazione wireless innovativa. Questa rete è in grado di trasmettere, ricevere e decodificare dati da migliaia di microchip elettronici, ognuno delle dimensioni di un granello di sale. La ricerca, pubblicata su Nature Electronics, descrive come questi sensori, impiantabili nel corpo o integrabili in dispositivi indossabili, siano in grado di rilevare eventi specifici e trasmettere i dati in tempo reale utilizzando onde radio, risparmiando energia e larghezza di banda.
Il sistema si ispira al modo in cui i neuroni nel cervello comunicano attraverso impulsi di attività elettrica. “Il nostro cervello lavora in modo molto sparso”, ha affermato Jihun Lee, ricercatore post-dottorato a Brown e autore principale dello studio. “I neuroni non si attivano continuamente. Comprimono i dati e si attivano in modo sparso, risultando molto efficienti. Stiamo imitando questa struttura nel nostro approccio alla telecomunicazione wireless. I sensori non invierebbero dati continuamente, ma solo dati rilevanti quando necessario, sotto forma di brevi impulsi elettrici, e sarebbero in grado di farlo indipendentemente dagli altri sensori e senza coordinarsi con un ricevitore centrale. Facendo ciò, riusciremmo a risparmiare molta energia ed evitare di sovraccaricare il nostro hub ricevitore centrale con dati meno significativi.”
I ricercatori ritengono che il sistema possa gettare le basi per la prossima generazione di sensori biomedici impiantabili e indossabili. I sensori sono in grado di utilizzare poca energia perché ricevono alimentazione wireless esterna mentre trasmettono i loro dati, il che significa che hanno solo bisogno di essere nel raggio d’azione delle onde energetiche emesse dal trasmettitore per ricevere una carica. Questa capacità di operare senza dover essere collegati a una fonte di alimentazione o a una batteria li rende comodi e versatili per l’uso in molte situazioni diverse.
I ricercatori hanno dimostrato l’efficienza del loro sistema e quanto potenzialmente possa essere ampliato. Hanno testato il sistema utilizzando 78 sensori in laboratorio e hanno scoperto che erano in grado di raccogliere e inviare dati con pochi errori, anche quando i sensori trasmettevano in momenti diversi. Attraverso simulazioni, sono stati in grado di mostrare come decodificare i dati raccolti dai cervelli di primati utilizzando circa 8.000 sensori ipoteticamente impiantati.
I passi successivi includono l’ottimizzazione del sistema per ridurre il consumo di energia ed esplorare applicazioni più ampie oltre la neurotecnologia. “Il lavoro attuale fornisce una metodologia su cui possiamo ulteriormente costruire”, ha affermato Lee.
