无线功率可使胃酸电子

麻省理工学院、 布里格姆妇女医院和查尔斯 · 斯塔克 Draper 实验室的研究者们设计了无线小型电子设备供电，可以被吞噬后无限期萦绕在消化道中去。这种装置可以用于感条件在胃肠道，或携带的药物较长的时期内交付的小型水库。

寻找安全、 高效的动力源是关键的一步发展的这种可摄取的电子设备，说乔瓦尼 Traverso，在麻省理工学院的科赫研究所综合癌症研究、 胃肠病学家和生物医学工程师布里格姆妇女医院的研究会员。

“是否我们提出要很长时间驻留在身体中的系统，电力成为关键，”说 Traverso，资深研究报告的作者之一。”有无线传输电力的能力开辟了新的可能性，当我们开始解决这个问题.”

新的战略，在 4 月 27 日一期杂志上的科学报告，介绍了基于无线权力移交从天线在人体外，消化道内的另一个。这种方法产生足够的能量来运行可以监测心率、 温度或级别的特定营养成分或在胃里的气体的传感器。

“现在我们没有任何办法测量核心体温或微量营养素在一段时间，浓度之类的并且与这些设备你可以开始做那种事，”说，阿布巴卡尔阿比德、 前麻省理工学院毕业学生是这篇论文第一作者。

罗伯特 · 兰格，大卫 · 科赫研究所教授在麻省理工学院，也是该论文的高级作者。其他作者是科赫研究所技术将泰勒 Bensel 和科迪克利夫兰前, 科赫研究所研究技术员卢卡斯展位和德雷珀研究员布莱恩 · 史密斯和乔纳森 · 奥布赖恩相关联。

无线传输

研究团队一直几年来对不同类型的胃酸，电子产品，包括传感器，可以监测生命体征，并可以保持在消化道中几周或几个月的药物运载工具。以这些设备的电源，团队一直在探索不同的选项，包括由相互作用与酸的胃动力的伽伐尼电池。

不过，使用这种类型的电池单元的一个缺点是，金属电极停止工作随着时间的推移。在他们最新的研究中，团队想要想出办法，而无需使用电极，允许他们在胃肠道中无限期地保持其设备的电源。

研究人员首先考虑使用近场传输，就是在很小的距离的两个天线之间的无线能量传输的可能性。这种方法现在用于一些手机充电器，但因为天线必须非常紧密，研究人员意识到它不能在他们需要的距离传输功率 — — 大约 5 到 10 厘米。

相反，他们决定探索中场传输，可以通过更长的距离传输功率。斯坦福大学的研究人员最近有探索使用这种策略对电源心脏起搏器，但没有人曾尝试过使用它在消化道中的设备。

使用这种方法，研究者们能够为他们的设备，是掌权的足够多的小型电子产品，阿比德说 100 到 200 毫瓦的电力。一个温度传感器，以无线方式传输温度读数每隔 10 秒将需要大约 30 微瓦，一台摄像机一样，需要 10 到 20 帧每秒。

猪在进行一项研究，外部天线能够把电力输送距离从 2 到 10 厘米，，研究人员发现，能量转移没有造成组织损伤。

阿比德说，”我们能够有效地将权力从身体外面的发射机天线发送到体内，天线和做它本身的组织被吸收的辐射最小化的方式，”。

克里斯托弗 · Bettinger，材料科学和卡耐基梅隆大学生物医学工程系副教授在胃酸电子迅速成长的领域描述研究作为”前进了一大步”。

“这是与植入设备的一个经典问题︰ 你如何做它们能量？他们在做什么，与无线电力是一个很好的方法，”说 Bettinger，他没有参与此项研究。

备用电池

这项研究中，研究人员用 6.8 毫米面方形天线。内部天线必须要足够小，它可以吞下，但外部天线可以更大，提供了生成大量的能量的可能性。可以使用外部电源，连续电源内部的设备，或给它充电，Traverso 说。

“它真的是一个证明的概念建立替代电池供电设备在胃肠道，”他说。

“这项工作，结合令人兴奋的进步在阈下电子、 低功耗系统–一-片上和新包装小型化，可以启用许多遥感、 监视和甚至刺激或驱动的应用程序，”史密斯说。

研究人员将继续探索不同的方式对功率器件在胃肠道，和他们希望一些他们的设备将会准备在大约五年内的人体试验。

Traverso 说，”我们正在开发一系列的其他设备，可以在很长的时间，肚子里呆，看多长时间，我们想要保持他们在不同时间尺度。”我怀疑，根据不同的应用程序，启动它们的一些方法可能比其他人更适合。

这项研究由美国国家卫生研究院和德雷珀金资助。