微型医疗器械可植入体内无线充电 体积只有米粒大小

2014-05-28 19:51:17来源: 腾讯数码 关键字:微型  植入  体内  体积

    在人体内植入信号读取传感器电子设备,这种场景我们以前只能在科幻片中看到。但是,随着人机互动领域两大技术障碍——电池和充电的关键性突破,这种场景离我们的现实生活又近了一步。

    斯坦福大学研究院目前已经开发出了一种可以为植入人体内的医疗器械进行无线充电的新技术。这项技术能够为仅有米粒大小的医疗电子设备进行充电,从而让这类设备能够更“深入”地植入人体内,且能长久的获得电能输送,甚至不需要电池也能正常“工作”,只需将电源靠近皮肤就能给体内的设备充电。这项研究成果发表在美国《国家科学院学报》上。

    新一代智能手机和可穿戴技术尽管在不断创新和发展,但植入人体内的医疗器械(比如心脏起搏器和嵌入式神经递质)长期以来都遭遇到了相同的“困境”:不光是笨重、累赘的电池,而且充电方式也是一道难以逾越的门槛。

    就医疗器械而言,依靠电源线充电并不可取。这也就意味着,更大尺寸、功能较弱的医疗设备需要跟皮肤保持着一种紧密的联系才能进行充电。此外,如果医疗器械内的电池用了好几年突然没电了,患者还需要通过带有创伤、且存在风险的外科手术来更换电池。

    斯坦福大学研究员安达·潘(Ana Poon)表示,他们的研究团队采用了一种创新方法,将近场 (near-field)和远场(far-field )电磁波功能合二为一,这样就能够使电磁波通过皮肤向人体更深入的地方进行传播,且在这个过程中不会被人体组织吸收、破坏和反射。

    近场电磁波目前已经应用在一些医疗设备上(比如助听器),扮演能量供应“角色”,而远场电磁波主要应用在长距离的传播,比如无线广播。

    电机工程助理教授安达·潘在多年潜心研究基础之上,通过扩大植入人体内的医疗设备应用范围和用例场景,开发了一种称之为“中场”( mid-field )无线传输的技术。安达·潘所使用的设备可以产生一种独特的近场波,它可以在通过空气进入皮肤时,来改变自身的“特性”。她将这款设备在动物身上做了实验。在实验过程中,这款设备为植入动物体内的医疗设备提供着能量。

    安达·潘在一份声明中表示:“我们需要将植入人体内的设备做的尽可能小,这样它们才能更容易地植入体内,为患者提供一种可以治疗疾病和缓解疼痛的新方法。”

    在安达·潘实验过程中,用电量小,且只有米粒大小的心脏起搏器可以直接通过一张信用卡大小的电源,在皮肤上进行无线充电。不过,随着技术进一步提升,这些微型设备将一同与微型电源植入体内,并通过“中场”无线传输来进行充电。

    当然了,消费者现在不会去使用这种设备,这种技术目前还是应用在研究领域。不过,安达·潘突破性研究成果将对人体医疗器械移植关键技术产生深远影响。

    “为了能够让电磁波更加实用,设备必须做到极小,并采用无线充电方式,才能植入脑部深处,离人体皮肤表面距离较远。”斯坦福大学神经科学研究院院长威廉姆·纽瑟姆(William Newsome)表示。纽瑟姆并未没有参与安达·潘的项目研究,但他熟悉后者的工作。

    纽瑟姆预期,这类设备未来在某些领域的应用将比药物更加管用,尤其是在脑部植入方面,对某些区域的刺激肯定比对整个大脑的刺激更可取。

    他表示:“安达·潘实验室已经解决了可移植微型设备安全充电方面的关键问题,为这一领域今后的创新打下基础。”

    不过,超越医疗设备,将这项技术应用到其他方面也并非白日做梦。比如,通过将此类设备“舒舒服服”地植入人体内,就可以收集人体生物数据,甚至能够虚拟感知我们的感觉。安达·潘在电池领域的突破性成果将为这类技术在未来的应用打下重要基础。

    安达·潘和以及她的研究团队正准备在人体上内试验用电量较少的心脏起搏器。不过,想要见到应用“中场”无线传输技术的商业化设备,我们可能还要再等几年时间。


 

关键字:微型  植入  体内  体积

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/0528/article_4754.html
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