《電子技術(shù)應(yīng)用》
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體外無線供電技術(shù) 可望推動(dòng)全新醫(yī)療應(yīng)用

2018-06-20
關(guān)鍵詞: 智能醫(yī)療 無線供電

  由麻省理工學(xué)院(MIT)與哈佛醫(yī)學(xué)院附屬的Brigham and Women's Hospital合作的研究計(jì)畫,開發(fā)出替人體植入裝置供電并與其通訊的新方法,這些由無線電波而非電池驅(qū)動(dòng)的裝置可用于傳輸藥物、監(jiān)控體內(nèi)狀況,或利用電流和光刺激大腦治療疾病。

  據(jù)報(bào)導(dǎo),這些植入裝置可以安全穿過人體組織,加上不需要電池,所以體積可以縮小,研究人員用來測試的原型便只有米粒般大小,且預(yù)期體積可以進(jìn)一步微縮。

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  MIT媒體實(shí)驗(yàn)室(Media Lab)助理教授Fadel Adib表示,盡管這些微型植入裝置沒有電池,但仍可以在體外進(jìn)行遠(yuǎn)距通訊,為醫(yī)療應(yīng)用類型開啟一扇新的大門??芍踩塍w內(nèi)的醫(yī)療裝置提供醫(yī)生新的診斷、監(jiān)控和治療疾病的方法。

  助理教授Giovanni Traverso表示,實(shí)驗(yàn)室目前正在研究各種可用來輸送藥物、監(jiān)控生命征象以及偵測胃腸道蠕動(dòng)的可吸收系統(tǒng)。

  目前像心臟節(jié)律器這類植入式醫(yī)療裝置都自帶電池,不僅占用大部分空間而且壽命有限。在大腦中植入可傳遞電流的電極被用于所謂的深部腦刺激技術(shù),通常用來治療帕金森氏癥或癲癇。這些電極由植入皮下的裝置控制,如果采用無線電源,就可以取代這些裝置。

  只不過無線電波在穿過身體后強(qiáng)度會(huì)減弱,以至無法提供足夠的電源。為了克服這點(diǎn),研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)稱為IVN的體內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)仰賴天線陣列發(fā)射出頻率稍有差異的無線電波,無線電波傳播時(shí)會(huì)以不同的方式重迭和結(jié)合,波峰重迭的特定波點(diǎn)將可提供足夠的能量,為植入的傳感器供電。

  由于新系統(tǒng)的功率傳輸?shù)拿娣e較大,研究人員不僅不需要知道傳感器在體內(nèi)的確切位置,還可以一次為多個(gè)裝置供電。在傳感器接收到功率的同時(shí),也會(huì)收到訊號(hào),告訴他們將信息傳回天線,這個(gè)訊號(hào)也可以用來刺激藥物釋放、激增電流或脈沖光。

  據(jù)研究人員在豬只身上進(jìn)行的測試,這些無線電波可從體外1公尺的距離將電源發(fā)送到體內(nèi)深度10公分的傳感器上。如果傳感器的位置非常接近皮膚表層,那么這些無線電波最遠(yuǎn)可在38公尺外供電。

  Adib表示,裝置的深度會(huì)影響遠(yuǎn)程供電的距離,研究人員正在努力提高功率的傳輸效率與增加傳輸距離。這項(xiàng)技術(shù)有可能改善其它領(lǐng)域的RFID應(yīng)用,如庫存管控、零售分析和智能環(huán)境,實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的物體追蹤和通訊。

  這項(xiàng)研究由媒體實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟和美國國立衛(wèi)生研究院提供經(jīng)費(fèi),論文將于8月的SIGCOMM大會(huì)上發(fā)表。


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