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體外無線供電技術 可望推動全新醫療應用

2018-06-20
關鍵詞: 智能醫療 無線供電

  由麻省理工學院(MIT)與哈佛醫學院附屬的Brigham and Women's Hospital合作的研究計畫,開發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動的裝置可用于傳輸藥物、監控體內狀況,或利用電流和光刺激大腦治療疾病。

  據報導,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,且預期體積可以進一步微縮。

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  MIT媒體實驗室(Media Lab)助理教授Fadel Adib表示,盡管這些微型植入裝置沒有電池,但仍可以在體外進行遠距通訊,為醫療應用類型開啟一扇新的大門??芍踩塍w內的醫療裝置提供醫生新的診斷、監控和治療疾病的方法。

  助理教授Giovanni Traverso表示,實驗室目前正在研究各種可用來輸送藥物、監控生命征象以及偵測胃腸道蠕動的可吸收系統。

  目前像心臟節律器這類植入式醫療裝置都自帶電池,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,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度會減弱,以至無法提供足夠的電源。為了克服這點,研究人員設計了一個稱為IVN的體內網絡系統,這個系統仰賴天線陣列發射出頻率稍有差異的無線電波,無線電波傳播時會以不同的方式重迭和結合,波峰重迭的特定波點將可提供足夠的能量,為植入的傳感器供電。

  由于新系統的功率傳輸的面積較大,研究人員不僅不需要知道傳感器在體內的確切位置,還可以一次為多個裝置供電。在傳感器接收到功率的同時,也會收到訊號,告訴他們將信息傳回天線,這個訊號也可以用來刺激藥物釋放、激增電流或脈沖光。

  據研究人員在豬只身上進行的測試,這些無線電波可從體外1公尺的距離將電源發送到體內深度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可在38公尺外供電。

  Adib表示,裝置的深度會影響遠程供電的距離,研究人員正在努力提高功率的傳輸效率與增加傳輸距離。這項技術有可能改善其它領域的RFID應用,如庫存管控、零售分析和智能環境,實現更遠距離的物體追蹤和通訊。

  這項研究由媒體實驗室聯盟和美國國立衛生研究院提供經費,論文將于8月的SIGCOMM大會上發表。


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