體外無(wú)線供電技術(shù) 可望推動(dòng)全新醫(yī)療應(yīng)用

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(huà)，開(kāi)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(wú)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(guò)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(lái)測(cè)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。

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(méi)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(lèi)型開(kāi)啟一扇新的大門(mén)。可植入體內(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(lái)輸送藥物、監(jiān)控生命征象以及偵測(cè)胃腸道蠕動(dòng)的可吸收系統(tǒng)。

目前像心臟節(jié)律器這類(lèi)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(lái)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(wú)線電源，就可以取代這些裝置。

只不過(guò)無(wú)線電波在穿過(guò)身體后強(qiáng)度會(huì)減弱，以至無(wú)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(chēng)為IVN的體內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)仰賴(lài)天線陣列發(fā)射出頻率稍有差異的無(wú)線電波，無(wú)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(lái)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(cè)試，這些無(wú)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(wú)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(kù)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(guó)國(guó)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。