Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Електро́нні імпланта́ти (лат. «im» — в та лат. «plantatio» — садіння, пересадка) — електронні пристрої, вживлені у тіло біологічної істоти (людини, тварини).
Історія
Перші імплантати почали використовуватись ще на початку 20 століття. Дві світові війни активізували розвиток медицини, а винайдення полімерів дозволило виготовляти штучні кості та суглоби, що за властивостями своїми не набагато поступаються справжнім.
В 1956 році радянськими вченими в був створений макетний зразок «біоелектричної руки» — протеза, що керувався за допомогою м'язів кукси. Цей прилад уперше демонструвалося в радянському павільйоні на Всесвітній виставці в Брюсселі [І4].
В шістдесятих роках дослідники Шпиталю загальної хірургії при Массачусетському університеті пробували лікувати епілепсію так: в мозок вживлялись електроди, що нагріваючись припалювали мозкові тканини в тих ділянках, які спричиняють епілептичні напади. Результати виявились досить обнадійливими, проте не настільки, щоб продовжувати досліди.
В сімдесятих почали імплантувати у внутрішнє вухо штучного равлика людям з серйозними порушеннями слуху. Ще 1964 року Національним інститутом здоров'я США за ініціативою Майкла Де-Бейкі (за його участі були створені байпас-канали — штучні артерії системи кровообігу, імплантовані в обхід уражених) заснована програма розробок, що стосуються штучного серця. Перший пацієнт, Барні Кларк (Barney Clark), котрому 1982 року в Університеті штату Юта, в віці 61 року, замінили хворе серце апаратом Jarvik-7, прожив 112 днів.
Відомо, що щорічно у світі проводиться близько 600000 операцій по вживленню імплантатів, що стимулюють роботу серця. Надалі кожні 5-10 років повинні проводитися додаткові операції для заміни батарей живлення. Крім того, пацієнти повинні уникати сильного магнітного поля, наприклад детекторів металу і деяких медичних сканерів.
Дотепер застосовується до людей хворих на алкоголізм так зване «підшивання»: вживлення в тіло ампули-імплантату. Незмінним попитом користуються, особливо в жіночої частини людства, та особливо у високорозвинутих країнах, силіконові імплантати для збільшення об'єму молочних залоз, сідниць, губ тощо.
Проте всі ці приклади мають дещо спільне: механічний, хімічний або електричний імплантат є простим, нездатним до будь-яких інтерактивних дій по відношенню до організму людини чи до навколишнього середовища. В наступному розділі розглядаються найвагоміші досягнення, пов'язані з електронними імплантатами, які є вже у певній мірі інтерактивними, а подекуди й інтелектуальними. Теджал Десай (Tejal Desai) з Чиказького університету штату Іллінойс розробила капсулу, що містить клітини, що виробляють інсулін. Пори в поверхні капсули мають розмір всього 7 нанометрів. Тому вони пропускають інсулін назовні, але перешкоджають проникненню усередину капсули антитіл, вироблюваних імунною системою для боротьби з клітинами-трансплантантами. У складі капсул також 100-мікрометрові мікросхеми для транспортування ліків.
В інституті Росліна створено силіконовий мікрочип розміром 2 міліметри, напханий ліками. Пристрій, який можна проковтнути або вшити під шкіру, запрограмовано випускати потрібні порції ліків у визначений час. Мікрочип може мати 34 резервуари, що містять 25 нанолітрів різних речовин у рідкому і желеподібному стані. Поки ж цей чип планують використовувати для знеболювання ракових хворих, та контролю рівня глюкози в крові діабетиків.
Джеймс Ауґер (James Auger) та Джиммі Луазо (Jimmy Loizeau) розробили мікросхему радіоприймального блоку що встановлюється під зубну пломбу. Радіоприймач можна підключити до мобільного телефону, за допомогою інтерфейсу Bluetooth, після чого абсолютно непомітно для навколишніх прослухувати повідомлення і навіть говорити самому.
Кохлеарна імплантація може повернути пацієнтові слух навіть у найзапущенніших випадках, а також може допомогти немовлятам з вродженою глухотою: електронний пристрій сприймає звук, кодує його за допомогою звукового процесора і передає електричні імпульси на слуховий нерв за допомогою гнучких багатоканальних електродів, вживлених у равлика внутрішнього вуха. Існує навіть можливість прямого підключення до телевізора або аудіосистеми для поліпшення якості переданого звуку. На теперішній момент у світі проведено близько 30000 кохлеарних імплантацій.
На сьогоднішній день розроблено велику кількість систем штучного зору, а також проведено кількадесят вдалих операцій імплантації цих систем (деякі з них навіть під місцевою анестезією).
В грудні 2002 року (дослідження велись з 1996 року) було проведено операцію, внаслідок якої 39-річний Марк Мержер знову отримав здатність ходити. Йому було вживлено в нерви та м'язи ніг 15 електродів, з'єднаних з процесором у черевній порожнині. В перспективі він керуватиме своєю ходою за допомогою кнопок на милицях, що служитимуть пультом дистанційного керування.
Електроди, вживлені в мозок, допомагають пацієнтам позбутися дуже сильного болю.
Філіп Кеннеді та Рой Бакей з університету Еморі (Emory University), що в Атланті, імплантували мікросхему в мозок паралізованого 52-річного Джона Реея, що завдяки цьому одержав можливість спілкуватися і керувати навколишніми приладами безпосередньо мозком. Використовувались синтезовані речовини, що викликають обростання нервовими тканинами контактів мікросхеми. Імплантати подібного роду вже зараз використовуються для боротьби з хворобою Паркінсона, епілепсією, склерозом, нервовим тіком та неврозами [І1, 4, 9, 16, 40]. Вчені університету Південної Каліфорнії в Лос-Анджелесі на чолі з Теодором Берґером (Theodore Berger) мають намір провести випробовування силіконового чипа, що виконує роль штучного гіпокампуса (відділу мозку, який обробляє відомості, отримані з людського досвіду, таким чином, що їх можна зберігати у виді спогадів).
19 грудня 2001 року компанією ADS (Applied Digital Solutions) був уперше представлений чип-імплантат VeriChip. Розміром 12 ´ Æ2.1 мм, заснований на технології RFID (Radio Frequency IDentification), він може містити до шести рядків інформації — медичної, або будь-якої іншої. Модифікована версія чипа з вбудованою GPS (Global Positioning System), на думку виробників, допоможе при пошуках викрадених людей. Чип зможе імплантувати будь-який лікар під місцевою анестезією за допомогою спеціального приладу, причому на місце уживлення не потрібно накладати швів. ADS також розробила лінійку приладів (деякі з них — імплантати) під назвою «Цифровий Ангел» (Digital Angel). 17 липня 2003 року ADS почала «чипізацію» Мексики: через рік 10000 жителів цієї країни носитимуть у своєму тілі імплантати, а в 70% лікарень з'являться пристрої, що зчитують з чипів інформацію.
У 2016 році вперше вдалося за допомогою вживленого мікрочипу у мозок людини з травмою хребта відновити рух кінцівки. Пацієнт в результаті невдалого пірнання мав зламану шию і міг рухати лише плечима та трохи одним ліктем. В результаті функціональної МРТ вдалося встановити які ділянки моторної кори активуються тоді, коли пацієнт намагався повторити рухи верхніх кінцівок. У ці ділянки було імплантовано мікрочип, який може вловити сигнал нейронної активності, коли даний пацієнт хоче рухати рукою. Сигнал від мікрочипу направляється до комп'ютеру, який відсилає сигнали до спеціального браслету на руці пацієнта. Браслет вже передає сигнал про рух. В результаті, пацієнт може виконувати досить складні рухи руки, пальців і може підняти стакан води чи грати на комп'ютерній моделі гітари
Застосування
Галузями застосування чи пріоритетними шляхами використання електронних імплантатів є:
- медицина, охорона здоров'я
- аутентифікація, грошові розрахунки
- комунікації, доступу до інформації
- армії, спецслужб
- , мистецтва.
Проблеми та обмеження щодо застосування імплантатів
На шляху розвитку електронних імплантатів існує ряд проблем:
- фізіо- та технологічні:
- біологічна сумісність (у 2 — 3% людей на місці імплантації виникає хронічна інфекція, лікування якої вимагає застосування потужних антибіотиків);
- самовідновлення імплантата в разі ушкодження (наразі в таких випадках вимагається оперативне втручання);
- джерела живлення (вже створено прототипи елементів живлення, що використовують глюкозу, яка міститься в крові, проте поки що вони малоефективні) [П1, І10];
- розміри імплантата;
- обмін інформацією з організмом носія імплантата (деякою мірою освоєно під'єднання до нервової системи, використання гормонів поки що не досліджувалось);
- реалізація та стандартизація інтерфейсів обміну інформацією з зовнішніми пристроями та з іншими імплантатами;
- екранування імплантата від небажаної дії ззовні (скажімо, електромагнітних полів та іонізуючих випромінювань, а для найрозвинутіших імплантатів — і від хакерських атак);
- психологічні та соціальні:
- юридичні (деякі з розглянутих технологій, зокрема поєднання RFID та GPS робить можливим тотальний контроль за людьми і порушення приватності всупереч правам людини);
- моральні [І24];
- релігійні (у заявах деяких ортодоксальних релігійних сект імплантати іменуються «міткою сатани»);
- ксено- та технофобії, неприйняття нового (вже зараз у ряді високорозвинених країн активно діє «Рух проти Біотехнологій» (англ. Anti-biotech Movement).
Див. також
- Радіочастотна ідентифікація зі вживленням RFID-міток
Примітки
- Geddes, Linda (2016). First paralysed person to be 'reanimated' offers neuroscience insights. Nature. doi:10.1038/nature.2016.19749. ISSN 1476-4687.
- Bouton, Chad E.; Shaikhouni, Ammar; Annetta, Nicholas V.; Bockbrader, Marcia A.; Friedenberg, David A.; Nielson, Dylan M.; Sharma, Gaurav; Sederberg, Per B.; Glenn, Bradley C.; Mysiw, W. Jerry; Morgan, Austin G.; Deogaonkar, Milind; Rezai, Ali R. (2016). Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia. Nature. doi:10.1038/nature17435. ISSN 0028-0836.
Джерела
- Семчишин Юрій Електронні імплантати (Доповідь). Львів, 2003.
 | Це незавершена стаття з медицини. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
 | Це незавершена стаття з технології. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Elektro nni implanta ti lat im v ta lat plantatio sadinnya peresadka elektronni pristroyi vzhivleni u tilo biologichnoyi istoti lyudini tvarini IstoriyaPershi implantati pochali vikoristovuvatis she na pochatku 20 stolittya Dvi svitovi vijni aktivizuvali rozvitok medicini a vinajdennya polimeriv dozvolilo vigotovlyati shtuchni kosti ta suglobi sho za vlastivostyami svoyimi ne nabagato postupayutsya spravzhnim V 1956 roci radyanskimi vchenimi v buv stvorenij maketnij zrazok bioelektrichnoyi ruki proteza sho keruvavsya za dopomogoyu m yaziv kuksi Cej prilad upershe demonstruvalosya v radyanskomu paviljoni na Vsesvitnij vistavci v Bryusseli I4 V shistdesyatih rokah doslidniki Shpitalyu zagalnoyi hirurgiyi pri Massachusetskomu universiteti probuvali likuvati epilepsiyu tak v mozok vzhivlyalis elektrodi sho nagrivayuchis pripalyuvali mozkovi tkanini v tih dilyankah yaki sprichinyayut epileptichni napadi Rezultati viyavilis dosit obnadijlivimi prote ne nastilki shob prodovzhuvati doslidi V simdesyatih pochali implantuvati u vnutrishnye vuho shtuchnogo ravlika lyudyam z serjoznimi porushennyami sluhu She 1964 roku Nacionalnim institutom zdorov ya SShA za iniciativoyu Majkla De Bejki za jogo uchasti buli stvoreni bajpas kanali shtuchni arteriyi sistemi krovoobigu implantovani v obhid urazhenih zasnovana programa rozrobok sho stosuyutsya shtuchnogo sercya Pershij paciyent Barni Klark Barney Clark kotromu 1982 roku v Universiteti shtatu Yuta v vici 61 roku zaminili hvore serce aparatom Jarvik 7 prozhiv 112 dniv Vidomo sho shorichno u sviti provoditsya blizko 600000 operacij po vzhivlennyu implantativ sho stimulyuyut robotu sercya Nadali kozhni 5 10 rokiv povinni provoditisya dodatkovi operaciyi dlya zamini batarej zhivlennya Krim togo paciyenti povinni unikati silnogo magnitnogo polya napriklad detektoriv metalu i deyakih medichnih skaneriv Doteper zastosovuyetsya do lyudej hvorih na alkogolizm tak zvane pidshivannya vzhivlennya v tilo ampuli implantatu Nezminnim popitom koristuyutsya osoblivo v zhinochoyi chastini lyudstva ta osoblivo u visokorozvinutih krayinah silikonovi implantati dlya zbilshennya ob yemu molochnih zaloz sidnic gub tosho Prote vsi ci prikladi mayut desho spilne mehanichnij himichnij abo elektrichnij implantat ye prostim nezdatnim do bud yakih interaktivnih dij po vidnoshennyu do organizmu lyudini chi do navkolishnogo seredovisha V nastupnomu rozdili rozglyadayutsya najvagomishi dosyagnennya pov yazani z elektronnimi implantatami yaki ye vzhe u pevnij miri interaktivnimi a podekudi j intelektualnimi Tedzhal Desaj Tejal Desai z Chikazkogo universitetu shtatu Illinojs rozrobila kapsulu sho mistit klitini sho viroblyayut insulin Pori v poverhni kapsuli mayut rozmir vsogo 7 nanometriv Tomu voni propuskayut insulin nazovni ale pereshkodzhayut proniknennyu useredinu kapsuli antitil viroblyuvanih imunnoyu sistemoyu dlya borotbi z klitinami transplantantami U skladi kapsul takozh 100 mikrometrovi mikroshemi dlya transportuvannya likiv V instituti Roslina stvoreno silikonovij mikrochip rozmirom 2 milimetri naphanij likami Pristrij yakij mozhna prokovtnuti abo vshiti pid shkiru zaprogramovano vipuskati potribni porciyi likiv u viznachenij chas Mikrochip mozhe mati 34 rezervuari sho mistyat 25 nanolitriv riznih rechovin u ridkomu i zhelepodibnomu stani Poki zh cej chip planuyut vikoristovuvati dlya znebolyuvannya rakovih hvorih ta kontrolyu rivnya glyukozi v krovi diabetikiv Dzhejms Auger James Auger ta Dzhimmi Luazo Jimmy Loizeau rozrobili mikroshemu radioprijmalnogo bloku sho vstanovlyuyetsya pid zubnu plombu Radioprijmach mozhna pidklyuchiti do mobilnogo telefonu za dopomogoyu interfejsu Bluetooth pislya chogo absolyutno nepomitno dlya navkolishnih prosluhuvati povidomlennya i navit govoriti samomu Kohlearna implantaciya mozhe povernuti paciyentovi sluh navit u najzapushennishih vipadkah a takozh mozhe dopomogti nemovlyatam z vrodzhenoyu gluhotoyu elektronnij pristrij sprijmaye zvuk koduye jogo za dopomogoyu zvukovogo procesora i peredaye elektrichni impulsi na sluhovij nerv za dopomogoyu gnuchkih bagatokanalnih elektrodiv vzhivlenih u ravlika vnutrishnogo vuha Isnuye navit mozhlivist pryamogo pidklyuchennya do televizora abo audiosistemi dlya polipshennya yakosti peredanogo zvuku Na teperishnij moment u sviti provedeno blizko 30000 kohlearnih implantacij Na sogodnishnij den rozrobleno veliku kilkist sistem shtuchnogo zoru a takozh provedeno kilkadesyat vdalih operacij implantaciyi cih sistem deyaki z nih navit pid miscevoyu anesteziyeyu V grudni 2002 roku doslidzhennya velis z 1996 roku bulo provedeno operaciyu vnaslidok yakoyi 39 richnij Mark Merzher znovu otrimav zdatnist hoditi Jomu bulo vzhivleno v nervi ta m yazi nig 15 elektrodiv z yednanih z procesorom u cherevnij porozhnini V perspektivi vin keruvatime svoyeyu hodoyu za dopomogoyu knopok na milicyah sho sluzhitimut pultom distancijnogo keruvannya Elektrodi vzhivleni v mozok dopomagayut paciyentam pozbutisya duzhe silnogo bolyu Filip Kennedi ta Roj Bakej z universitetu Emori Emory University sho v Atlanti implantuvali mikroshemu v mozok paralizovanogo 52 richnogo Dzhona Reeya sho zavdyaki comu oderzhav mozhlivist spilkuvatisya i keruvati navkolishnimi priladami bezposeredno mozkom Vikoristovuvalis sintezovani rechovini sho viklikayut obrostannya nervovimi tkaninami kontaktiv mikroshemi Implantati podibnogo rodu vzhe zaraz vikoristovuyutsya dlya borotbi z hvoroboyu Parkinsona epilepsiyeyu sklerozom nervovim tikom ta nevrozami I1 4 9 16 40 Vcheni universitetu Pivdennoyi Kaliforniyi v Los Andzhelesi na choli z Teodorom Bergerom Theodore Berger mayut namir provesti viprobovuvannya silikonovogo chipa sho vikonuye rol shtuchnogo gipokampusa viddilu mozku yakij obroblyaye vidomosti otrimani z lyudskogo dosvidu takim chinom sho yih mozhna zberigati u vidi spogadiv 19 grudnya 2001 roku kompaniyeyu ADS Applied Digital Solutions buv upershe predstavlenij chip implantat VeriChip Rozmirom 12 AE2 1 mm zasnovanij na tehnologiyi RFID Radio Frequency IDentification vin mozhe mistiti do shesti ryadkiv informaciyi medichnoyi abo bud yakoyi inshoyi Modifikovana versiya chipa z vbudovanoyu GPS Global Positioning System na dumku virobnikiv dopomozhe pri poshukah vikradenih lyudej Chip zmozhe implantuvati bud yakij likar pid miscevoyu anesteziyeyu za dopomogoyu specialnogo priladu prichomu na misce uzhivlennya ne potribno nakladati shviv ADS takozh rozrobila linijku priladiv deyaki z nih implantati pid nazvoyu Cifrovij Angel Digital Angel 17 lipnya 2003 roku ADS pochala chipizaciyu Meksiki cherez rik 10000 zhiteliv ciyeyi krayini nositimut u svoyemu tili implantati a v 70 likaren z yavlyatsya pristroyi sho zchituyut z chipiv informaciyu U 2016 roci vpershe vdalosya za dopomogoyu vzhivlenogo mikrochipu u mozok lyudini z travmoyu hrebta vidnoviti ruh kincivki Paciyent v rezultati nevdalogo pirnannya mav zlamanu shiyu i mig ruhati lishe plechima ta trohi odnim liktem V rezultati funkcionalnoyi MRT vdalosya vstanoviti yaki dilyanki motornoyi kori aktivuyutsya todi koli paciyent namagavsya povtoriti ruhi verhnih kincivok U ci dilyanki bulo implantovano mikrochip yakij mozhe vloviti signal nejronnoyi aktivnosti koli danij paciyent hoche ruhati rukoyu Signal vid mikrochipu napravlyayetsya do komp yuteru yakij vidsilaye signali do specialnogo brasletu na ruci paciyenta Braslet vzhe peredaye signal pro ruh V rezultati paciyent mozhe vikonuvati dosit skladni ruhi ruki palciv i mozhe pidnyati stakan vodi chi grati na komp yuternij modeli gitariZastosuvannyaGaluzyami zastosuvannya chi prioritetnimi shlyahami vikoristannya elektronnih implantativ ye medicina ohorona zdorov ya autentifikaciya groshovi rozrahunki komunikaciyi dostupu do informaciyi armiyi specsluzhb mistectva Problemi ta obmezhennya shodo zastosuvannya implantativNa shlyahu rozvitku elektronnih implantativ isnuye ryad problem fizio ta tehnologichni biologichna sumisnist u 2 3 lyudej na misci implantaciyi vinikaye hronichna infekciya likuvannya yakoyi vimagaye zastosuvannya potuzhnih antibiotikiv samovidnovlennya implantata v razi ushkodzhennya narazi v takih vipadkah vimagayetsya operativne vtruchannya dzherela zhivlennya vzhe stvoreno prototipi elementiv zhivlennya sho vikoristovuyut glyukozu yaka mistitsya v krovi prote poki sho voni maloefektivni P1 I10 rozmiri implantata obmin informaciyeyu z organizmom nosiya implantata deyakoyu miroyu osvoyeno pid yednannya do nervovoyi sistemi vikoristannya gormoniv poki sho ne doslidzhuvalos realizaciya ta standartizaciya interfejsiv obminu informaciyeyu z zovnishnimi pristroyami ta z inshimi implantatami ekranuvannya implantata vid nebazhanoyi diyi zzovni skazhimo elektromagnitnih poliv ta ionizuyuchih viprominyuvan a dlya najrozvinutishih implantativ i vid hakerskih atak psihologichni ta socialni yuridichni deyaki z rozglyanutih tehnologij zokrema poyednannya RFID ta GPS robit mozhlivim totalnij kontrol za lyudmi i porushennya privatnosti vsuperech pravam lyudini moralni I24 religijni u zayavah deyakih ortodoksalnih religijnih sekt implantati imenuyutsya mitkoyu satani kseno ta tehnofobiyi neprijnyattya novogo vzhe zaraz u ryadi visokorozvinenih krayin aktivno diye Ruh proti Biotehnologij angl Anti biotech Movement Div takozhRadiochastotna identifikaciya zi vzhivlennyam RFID mitokPrimitkiGeddes Linda 2016 First paralysed person to be reanimated offers neuroscience insights Nature doi 10 1038 nature 2016 19749 ISSN 1476 4687 Bouton Chad E Shaikhouni Ammar Annetta Nicholas V Bockbrader Marcia A Friedenberg David A Nielson Dylan M Sharma Gaurav Sederberg Per B Glenn Bradley C Mysiw W Jerry Morgan Austin G Deogaonkar Milind Rezai Ali R 2016 Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia Nature doi 10 1038 nature17435 ISSN 0028 0836 DzherelaSemchishin Yurij Elektronni implantati Dopovid Lviv 2003 Ce nezavershena stattya z medicini Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Ce nezavershena stattya z tehnologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi