體內的微型植入物可實現無線供電,可大幅減小設備體積

體內的微型植入物可實現無線供電,可大幅減小設備體積

整理 | 周亦川

來源 | 搜狐健康

植入體由射頻波供電,這種波可以安全地通過人體組織。在動物試驗中,研究人員表明,這些波可以為距離1米遠、位於組織10釐米深處的裝置提供動力。

“儘管這些微型植入式裝置沒有電池,但我們現在可以在體外遠距離與它們通信。這開闢了全新的醫療應用領域,”麻省理工學院媒體實驗室助理教授、論文作者法德爾·阿迪布說,

“因為它們不需要電池,所以設備可以很小。這項研究中我們測試了一粒米大小的原型,但預期它可以做得更小。”

目前,植入式醫療設備(如起搏器)自帶電池,佔據了設備的大部分空間,並且壽命有限。設想更小、無電池的設備,一直在利用體外天線發射的無線電波,為自己提供無線供電的可能性,將是一件多麼有趣的事情。

到目前為止,這是很難實現的,因為無線電波在通過身體時會消散,所以它們最終太弱而無法提供足夠的能量。為了克服這一點,研究人員設計了一個他們稱之為“體內聯網”( IVN )的系統。該系統依賴於發射頻率略有不同的無線電波的天線陣列。當無線電波傳播時,它們以不同的方式重疊和結合。在波的高點重疊的某些點,它們可以提供足夠的能量來驅動植入的傳感器。

“我們選擇了彼此略有不同的頻率,在這樣做的時候,我們知道在某個時間點,這些頻率將同時達到最高點。當它們同時達到最高點時,它們能夠克服為設備供電所需的能量閾值。

因為能量是通過大面積傳輸的,有了新的系統,研究人員不需要知道傳感器在體內的確切位置,這也意味著他們可以同時為多個設備供電。在傳感器接收到突發功率的同時,它們還接收到一個信號,告訴它們將信息中繼迴天線。研究人員說,這種信號也可以用來刺激藥物的釋放、電脈衝或光脈衝。

在豬身上進行的測試中,研究人員表明,他們可以將能量從身體外面一米處輸送到身體10釐米深的傳感器上。如果傳感器非常靠近皮膚表面,它們可以從38米遠的地方供電。

研究人員現在正致力於提高電力輸送的效率,並將電力輸送到更遠的地方。研究人員說,這項技術也有潛力改善無線供電控制在其他領域的應用,例如庫存控制、零售分析和“智能”環境,允許更長距離的物體跟蹤和通信。

資料來源

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-06/miot-wsc060418.php


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