New-Tech Magazine | OCT 2020 | Digital Edition

prototype transceiver with miniature : 2 תמונה

Mock-up of an ingestible pill with prototype transceiver : 1 תמונה «

«

electro-chemical sensor

אילוצי המערכת, יש צורך במיקוד ניכר. יש צורך לפתח חיישן ייעודי וספציפי לכל אחד מהנתונים שמעוניינים למדוד, כולל המתמר שמתאים לו. כרגע אנחנו נמצאים במצב של "ביצה ותרנגולת": דרוש ידע רפואי וביולוגי נוסף כדי לפתח את הטכנולוגיות המתאימות, אבל דרוש עוד מידע ממחקר מבוסס טכנולוגיה כדי לקדם את הידע הרפואי והביולוגי. לדוגמה, אם מוביל לתוצא X אנחנו יודעים שפרמטר , כיצד נוכל לתרגם את ערכי הסף Y קליני הקריטיים הידועים לנו מדגימות דם או צואה למדידות שמבוצעות ישירות בתוך המעי? הסינרגיה בין ענפי המחקר הטכנולוגי והרפואי היא גורם שקובע את ההתקדמות בתחום. בחמש השנים האחרונות התפרסמו מאמרי מחקר טכניים רבים בנושא מכשירים רפואיים בליעים, רובם בתחום המתמרים ושיטות לניתוח תוצאות. לא במקרה, כשנה מאוחר יותר הגיעו פרסומים רפואיים שדיווחו על תובנות רפואיות וביולוגיות חדשות שהושגו באמצעות טכנולוגיות חדשות אלו. פרט לתלות ההדדית בין תחומי מחקר אלו, סביבת מערכת העיכול עצמה רחוקה מלהיות הומוגנית וסטטית. מערכת העיכול כוללת נוזלים, מוצקים וגזים, ולא רק שהתנאים בה משתנים ככל שמתקדמים לאורך עשרת המטרים שלה (ושט, קיבה, מעיים...), אלא שהם משתנים גם עם הזמן (קיבה ריקה לעומת מלאה) והמיקום (המון תגובות ביוכימיות מתרחשות בדפנות המעי). כך שבניגוד למערכות שמודדות תנאים בסביבה הומוגנית – נניח את איכות

חדשניים עם מערכות אלקטרוניות רגישות ומהימנות. המתמר צריך להמיר את הקלט מהחיישן לאות דיגיטלי שימושי ולאחר מכן להגבירו מספיק כדי שנוכל לקרוא אותו, זאת תוך צריכת חשמל נמוכה ככל האפשר. במכשירים רפואיים לבישים, כגון מכשירי אק"ג או אא"ג, מדובר בהמרה של אות אלקטרופיזיולוגי לפלט דיגיטלי: או במילים אחרות: המרת אות חשמלי לאות חשמלי. לעומת זאת, מכשירים רפואיים בליעים באים במגע עם סוגים רבים של אותות: ביולוגיים, כימיים ופיזיים... המרת אותות אלה לאותות שימושיים מציבה בפני המפתחים מספר אפשרויות: שימוש באמצעים אופטיים, חשמליים, מכניים ועוד. לפיכך, האתגר האמיתי שניצב בפני אנשי המו"פ הוא לא הרכיבים האלקטרוניים עצמם, אלא הבחירה באפשרויות הנכונות של מה למדוד ובאיזו שיטה. הביצה והתרנגולת: חקירה מטרים 10 של צינור חי באורך מאזן נוזלים ואלקטרוליטים, מטבוליטים (כגון גלוקוז, לקטט, חומצות שומן קצרות שרשרת), הורמונים ואפנון עצבי, חיידקים (פתוגניים או אחרים)... רשימת היעדים הביוכימיים שעשויים להיות מעניינים היא אינסופית כמעט. מתודולוגיות בדיקה מסורתיות, כגון בדיקות דם, צואה או שתן, יעילות מספיק כדי ללמוד כמעט באופן מלא מהו הרכב החומרים בדגימה ולבדוק משתנים נוספים. בשיטות בדיקה אלו, אין אפילו צורך לדעת מה מחפשים בדיוק. לא כך במכשירים רפואיים בליעים. עקב

האוויר במנהרות שבהן עוברים כבישים – במכשירים רפואיים בליעים קיים צורך חיוני לדעת היכן נמצא החיישן ומתי בוצעה המדידה. בחירת הרכיבים למפת imec הדרכים הטכנולוגיתשל מבחינת האפשרויות הטכנולוגיות לחישה, יש גבול למידע שאפשר לקבל ממצלמה. בנוסף, נעשה שימוש במערכות שמבוססות על הארה ביולוגית (ביולומינציה), גם אם הן לא תמיד בתחום האור הנראה (או אחר). בספרות המקצועית אפשר למצוא דיווחים על קבוצות שהשתמשו, לדוגמה, בחיידקים שעברו שינוי גנטי בתור סמנים ביולוגיים: אלה מאירים כאשר הם נקשרים למטבוליט הרצוי ומאפשרים להשתמש בגלולה עם חיישן אופטי מתאים כדי לעקוב אחר האור שהם פולטים. imec לעומת זאת, מפת הדרכים של מתמקדת בעיקר בשיטות חישה ללא שימוש בסמנים ביולוגיים. אפשר להשתמש במגוון שיטות בדיקה חשמליות- כימיות במכשירים רפואיים בליעים. בדרך כלל, הרגישות שלהן נמוכה יותר בהשוואה לשיטות בדיקה שמבוססות על סמנים ביולוגיים, אך עבור רוב היישומים הן נחשבות מדויקות די והותר. היתרון שלהן הוא שהן פחות מסובכות – מכיוון שאינן מחייבות התערבות רפואית נוספת, כגון החדרת חומרי סימון – ולכן קל יותר ליישמן במסגרת האילוצים של מערכת העיכול. היבט נוסף הוא זיהוי המיקום והשליטה בו. כאן, זיהוי המיקום עצמו מתחיל

New-Tech Magazine l 48