无线系统可以为体内的设备供电

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麻省理工学院的研究人员与BrimHand和妇女医院的科学家合作,开发了一种新的方法来与人体深处植入的设备进行交流和交流。这种装置可以用来输送药物,监测体内的状况,或者通过用电或光刺激大脑来治疗疾病。

植入物由射频波供电,可以安全地通过人体组织。在动物实验中,研究人员表明,波可以在距离1米远的组织中提供10厘米深的装置。

“尽管这些微型植入装置没有电池,但我们现在可以在体外与它们进行通信。麻省理工学院媒体实验室的助理教授、该论文的资深作者Fadel Adib说,这将开启全新的医学应用。

因为它们不需要电池,所以设备可以很小。在这项研究中,研究人员测试了一粒米大小的原型,但他们预测它可以变小。

“在不需要电池的情况下,有能力与这些系统进行通信将是一个重大的进步。麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究机构哈佛医学院BurHM和BWH的助理教授Giovanni Traverso说:“这些设备可以与检测条件相适应,同时也有助于药物的输送。”本文作者。

其他作者的论文是媒体实验室博士后云飞玛,媒体实验室研究生支红洛,科赫研究所和BWH附属博士后Christoph Steiger。

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无线通信

可以在体内摄取或植入的医疗设备可以为医生提供诊断、监测和治疗多种疾病的新方法。TravSO的实验室正在研究各种可消化的系统,这些系统可用于输送药物,监测生命体征,并检测胃肠道的运动。

在大脑中,植入电流的可植入电极被用于一种被称为深部脑刺激的技术,这种技术经常用于治疗帕金森病或癫痫。这些电极现在由皮下植入的起搏器样装置控制,如果使用无线电源,则可以消除。无线脑植入物还可以通过光遗传学来帮助光刺激或抑制神经元的活性,迄今为止,它还没有被用于人类,但对于治疗许多神经障碍可能是有用的。

目前,植入式医疗设备,如起搏器,携带自己的电池,占据了设备上的大部分空间,并提供有限的使用寿命。Adib设想了更小、无电池的设备,一直在探索用体外天线发射的无线电波为植入式设备无线供电的可能性。

到目前为止,这是很难实现的,因为无线电波在穿过身体时往往会消散,所以它们最终变得太弱,无法提供足够的功率。为了克服这个问题,研究人员设计了一个系统,称之为“体内联网”(IVN)。该系统依赖于发射稍微不同频率的无线电波的天线阵列。随着无线电波的传播,它们以不同的方式重叠和组合。在某些点上,波的高点重叠,它们可以提供足够的能量来给植入的传感器供电。

“我们选择了彼此略有不同的频率,在这样做的时候,我们知道,在某个时间点,它们将同时达到它们的最高点。Adib说,当它们同时达到最高点时,它们就能够克服为装置供电所需的能量阈值。

随着新的系统,研究人员不需要知道传感器在身体中的确切位置,因为能量在大范围内传播。这也意味着它们可以同时对多个设备供电。同时,传感器接收到突发的功率,它们也接收到一个信号,告诉它们将信息中继回天线。研究者说,这个信号也可以用来刺激药物的释放、电爆发或光脉冲。

WPA6060602IMG研究人员开发出了可以远程触发“智能药丸”来输送药物的技术。

远距离电源

在猪的试验中,研究人员表明,他们可以从身体外的一米处发送能量到体内10厘米深的传感器。如果传感器位于非常接近皮肤表面,它们可以从38米远的地方供电。

Adib说:“目前你能走到多深,离身体有多远。”

研究人员正在努力使电力输送更有效,并在更大的距离上传输。研究人员说,这项技术也有潜力改善RFID在其他领域的应用,如库存控制、零售分析和“智能”环境,允许更长距离的物体跟踪和通信。

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