Från implanterbara medicinska sensorer till spintronikbaserade system
När nya medicinska sensorer ska placeras inuti kroppen så krävs nya sätt att ge dem energi. Ana Rusus grupp utvecklar smarta och energieffektiva integrerade kretsar och system för livslång användning i form av miniatyriserade och energioberoende biosensorer.
Ana Rusu, professor vid Elektronik och inbyggda system, ägnar sin forskning till att främja framtidens smarta och sammankopplade samhälle. Särskilt arbetar hon med att utveckla integrerade kretsar och system för morgondagens medicinteknik.
I takt med att befolkningen blir allt äldre behövs fler lösningar för att förbättra hälso- och sjukvården. Här behövs innovativ design av kretsar med ultralåg effekt som öppnar för att såväl skörda, hantera och lagra energi. Alla delar krävs för att möta dagens och framtidens krav på implanterbara och bärbara biosensorer.
– Mitt mål är att kunna göra skillnad för patienterna genom att bidra till en förbättring av vården, säger Ana Rusu.
Ett av de forskningsprojekt som engagerar henne har målet att utveckla nya batterilösa medicinska sensorer. Dessa klarar av att med noggrannhet mäta bioimpedansen, eller det elektriska motståndet, hos interna organ.
– Helst ska dessa sensorer ha en längre livslängd än patienterna. Ingen vill tvingas genomgå ett kirurgiskt ingrepp för att byta batterier i en sensor som övervakar biologiska signaler.
Därför utvecklas flera nya designer för att utföra bioimpedansspektroskopi och tillåta olika sorters överföring av energi. En trådlös kraftöverföring genom induktion kan ge ström till implantatet från extern läsare som kan anslutas till en smartphone eller surfplatta. Den trådlösa länken ger då både möjligheten till kommunikation och styrning av biosensorn med hjälp av de uppmätta signalerna.
Andra sätt att förse implantat med energi är att hämta den från olika källor inuti och runt kroppen. Här har hennes forskargrupp använt termiska energi från kroppsvärmen och även elektrokemiska energin från glukosbiobränsleceller.
– Energimängderna vi kan fånga upp är mycket små och därför behöver vi troligen kombinera dem med induktiv
laddning som kan ge mer energi, och även en kommunikation med omvärlden.
Forskningen kring bioimpedansspektroskopi har nått försöksstadiet och här samarbetar Ana Rusu med forskare vid Karolinska Institutet (KI) och Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU). Hon hoppas att medicinteknikföretag kan bidra i steget att ta forskningen till en produkt, någon som även kommer att omfatta kliniska studier på djur och människor.
En annan del av hennes forskning har mer karaktären av grundforskning, bland annat ett projekt inom hybrida system av spinntronik och CMOS. Här samarbetar hon med forskare vid Göteborgs universitet för att hitta innovativa sätt att kombinera spinntroniken med mer traditionell teknik för integrerade kretsar i nya hybridsystem och -applikationer.
– Vi har publicerat resultat som visar en möjlig integrering av spinntroniska oscillatorer med CMOS-kretsar på sätt som öppnar för nya applikationer, säger Ana Rusu.
Forskning kan också bana väg för utveckling av icke-konventionella datortekniker inspirerade av naturen, så kallade Ising Machines, som kan ha en stor påverka på en rad framväxande applikationer.
Ana Rusu har alltid drivits av en nyfikenhet, både på hur saker och ting fungerar och hur de kan göras bättre. Nyfikenheten drev henne också att välja forskningen efter att hon avslutat sin utbildning. Hon har alltid haft ambitionen att bli bra på det hon gör genom att utveckla sig själv genom ett kontinuerligt lärande.
– Det finns ju ingen gräns där du slutar lära dig nya saker. Hela livet stöter du på nya situationer och kunskaper. Och det är vad jag gillar mest med forskningen, att du hela tiden ställs inför nya problem.
Samtidigt brinner hon även för att sprida kunskapen vidare, både till studenter och doktorander. Hon trivs bäst när hon får möjligheten att arbeta nära de doktorander som hon handleder. Dessutom uppmuntrar hon dem att själva undervisa under sina doktorandtid.
– Den bästa sortens inlärning du kan få är genom att själv undervisa. Då får du frågor du själv inte tänkt på, som gör att det öppnas vägar som du inte trodde fanns.
Text: Magnus Trogen Pahlén
Foto: Forskargruppen
Related news
Välkommen finansiering för förebyggande av blodproppar
Vinnova beviljar 4 MSEK för utveckling av nästa generations förebyggande av venös tromboembolism.
Läs artikeln
Snabb kommunikation med spinntronik är möjlig visar modeller
Ett steg närmare en bättre och snabbare kommunikation i 5G och 6G har tagits. Nu ska Ericsson och KTH utvärdera tekniken under två år och förhoppningen är att närma sig en prototyp som kan användas om...
Läs artikeln
Från implanterbara medicinska sensorer till spintronikbaserade system
När nya medicinska sensorer ska placeras inuti kroppen så krävs nya sätt att ge dem energi. Ana Rusus grupp utvecklar smarta och energieffektiva integrerade kretsar och system för livslång användning ...
Läs artikeln