Biyoelektronik - Bioelectronics

Biyoelektronik , biyoloji ve elektroniğin yakınsaması üzerine bir araştırma alanıdır .

Tanımlar

Bir ribozom bir olan biyolojik makine kullanır protein dinamikleri

Kasım 1991'de Brüksel'deki ilk CEC Çalıştayında, biyoelektronik 'bilgi işleme sistemleri ve yeni cihazlar için biyolojik materyallerin ve biyolojik mimarilerin kullanımı' olarak tanımlandı. Biyoelektronik, özellikle biyo-moleküler elektronik, 'yeni bilgi işleme sistemlerinin uygulanması için biyo-ilham (yani kendi kendine montaj) inorganik ve organik malzemelerin ve biyo-ilham (yani büyük paralellik) donanım mimarilerinin araştırılması ve geliştirilmesi olarak tanımlandı. , sensörler ve aktüatörler ve atom ölçeğine kadar moleküler üretim için'. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), bir ajans Ticaret Birleşik Devletleri Bölümü , "yakınsaması kaynaklanan disiplin olarak bir 2009 raporunda biyoelektronik tanımlanan biyoloji ve elektronik ".

Alanla ilgili bilgi kaynakları, 1990'dan beri yayınlanan Elsevier dergisi Biosensors and Bioelectronics ile Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü'nü (IEEE) içerir. Dergi, biyoelektroniğin kapsamını şu şekilde tanımlamaktadır: "... örneğin, bilgi işleme, bilgi depolama, elektronik bileşenler ve aktüatörler için biyolojik yakıt hücreleri, biyonikler ve biyomateryalleri kapsayan daha geniş bir bağlam. Önemli bir husus, biyolojik malzemeler ile mikro ve nano-elektronik arasındaki arayüzdür."

Tarih

Biyoelektronikle ilgili bilinen ilk çalışma, bilim adamı Luigi Galvani'nin bir çift kopuk kurbağa bacağına voltaj uyguladığı 18. yüzyılda gerçekleşti . Bacaklar hareket ederek biyoelektroniğin doğuşunu ateşledi. Elektronik teknolojisi, kalp pili icat edildiğinden beri ve tıbbi görüntüleme endüstrisinde biyoloji ve tıpta uygulanmaktadır . 2009'da, terimin başlıkta veya özette kullanıldığı bir yayın araştırması, faaliyet merkezinin Avrupa'da (yüzde 43), onu Asya'da (yüzde 23) ve Amerika Birleşik Devletleri'nde (yüzde 20) olduğunu ortaya koydu.

Malzemeler

Organik biyoelektronik, organik elektronik malzemenin biyoelektronik alanına uygulanmasıdır. Organik malzemeler (yani karbon içeren), biyolojik sistemlerle arayüz oluşturma konusunda büyük umut vaat ediyor. Mevcut uygulamalar sinirbilim ve enfeksiyona odaklanmaktadır.

Organik bir elektronik malzeme olan iletken polimer kaplamalar, malzeme teknolojisinde büyük bir gelişme göstermektedir. Elektrik stimülasyonunun en karmaşık şekliydi. Elektrik stimülasyonunda elektrotların empedansını iyileştirdi, daha iyi kayıtlar sağladı ve "zararlı elektrokimyasal yan reaksiyonları" azalttı. Organik Elektrokimyasal Transistörler (OECT), iyonları taşıma yeteneğine sahip olan Mark Wrighton ve meslektaşları tarafından 1984 yılında icat edildi . Bu geliştirilmiş sinyal-gürültü oranı ve düşük ölçülen empedans sağlar. İlaç yapıştırmak için belirli vücut bölümlerini ve organları hedeflemek için kullanılabilecek bir cihaz olan Organik Elektronik İyon Pompası (OEIP), Magnuss Berggren tarafından yaratıldı.

CMOS teknolojisinde iyi bilinen birkaç malzemeden biri olan titanyum nitrür (TiN), tıbbi implantlardaki elektrot uygulamaları için son derece kararlı ve çok uygun olduğu ortaya çıktı .

Önemli uygulamalar

Biyoelektronik, engelli ve hastalıkları olan kişilerin yaşamlarını iyileştirmeye yardımcı olmak için kullanılır . Örneğin, glikoz monitörü , diyabetik hastaların kan şekeri seviyelerini kontrol etmelerini ve ölçmelerini sağlayan taşınabilir bir cihazdır . Epilepsi, kronik ağrı, Parkinson, sağırlık, Esansiyel Tremor ve körlük hastalarını tedavi etmek için kullanılan elektrik stimülasyonu. Magnuss Berggren ve meslektaşları, canlı, özgür bir hayvanda terapötik nedenlerle kullanılan ilk biyoelektronik implant cihazı olan OEIP'nin bir varyasyonunu yarattılar. Elektrik akımlarını bir asit olan GABA'ya iletti. Vücutta GABA eksikliği, kronik ağrıda bir faktördür. GABA daha sonra ağrı kesici görevi görerek hasarlı sinirlere düzgün bir şekilde dağılır. Vagus Siniri Stimülasyonu (VNS), Vagus Sinirindeki Kolinerjik Anti-inflamatuar Yolu (CAP) aktive etmek için kullanılır ve artrit gibi hastalıkları olan hastalarda inflamasyonun azalmasına neden olur . Depresyon ve epilepsi hastaları kapalı TKP'ye karşı daha savunmasız olduklarından, VNS onlara da yardımcı olabilir. Aynı zamanda, insanların yaşamlarını iyileştirmeye yardımcı olmak için kullanılan elektroniğe sahip tüm sistemler mutlaka biyoelektronik cihazlar değil, yalnızca elektronik ve biyolojik sistemlerin yakın ve doğrudan bir arayüzünü içeren sistemlerdir.

Gelecek

Hücrelerin durumunu hücre altı çözünürlüklerde izlemek için standartların ve araçların geliştirilmesi, finansman ve istihdamdan yoksundur. Bu bir problem çünkü bilimin diğer alanlarındaki ilerlemeler büyük hücre popülasyonlarını analiz etmeye başlıyor ve hücreleri böyle bir görüş seviyesinde izleyebilen bir cihaza olan ihtiyacı artırıyor. Hücreler, zararlı maddelerin tespiti gibi asıl amaçları dışında pek çok şekilde kullanılamazlar. Bu bilimi nanoteknoloji formlarıyla birleştirmek , inanılmaz derecede doğru tespit yöntemleriyle sonuçlanabilir. Biyoterörizme karşı koruma gibi insan yaşamının korunması da biyoelektronikte yapılan en büyük çalışma alanıdır. Hükümetler, kimyasal ve biyolojik tehditleri tespit eden cihazlar ve malzemeler talep etmeye başlıyor. Cihazların boyutu küçüldükçe, performans ve yeteneklerde artış olacaktır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

Vikisözlük'te biyoelektronik sözlük tanımı

• Answers.com'da Biyoelektronik