整理 | 周亦川
来源 | 搜狐健康
据Eurekalert网站报道，来自于麻省理工学院的研究人员与布里格姆女子医院的科学家合作，开发了一种新的方式来为植入人体深处的设备供电和进行通信。这种装置可以用来输送药物，监测身体内部的状况，或者通过用电或光刺激大脑来治疗疾病。
植入体由射频波供电，这种波可以安全地通过人体组织。在动物试验中，研究人员表明，这些波可以为距离1米远、位于组织10厘米深处的装置提供动力。
“尽管这些微型植入式装置没有电池，但我们现在可以在体外远距离与它们通信。这开辟了全新的医疗应用领域，”麻省理工学院媒体实验室助理教授、论文作者法德尔·阿迪布说，
“因为它们不需要电池，所以设备可以很小。这项研究中我们测试了一粒米大小的原型，但预期它可以做得更小。”
哈佛医学院布里格姆和妇女医院( BWH )助理教授乔瓦尼·特拉弗斯说：“能够在不需要电池的情况下与这些系统进行通信将是一项重大进步。这些设备可以与传感器实现反馈，也可以帮助药物输送。”
可以被摄入或植入体内的医疗设备可以为医生提供诊断、监测和治疗许多疾病的新方法。特拉弗斯的实验室目前正在研究各种可摄取系统，这些系统可以用来输送药物、监测生命体征和检测胃肠道的运动。
例如，在大脑中，输送电流的可植入电极被用于一种称为脑深部刺激的技术，该技术通常用于治疗帕金森氏症或癫痫。这些电极现在由植入皮肤下的起搏器状装置控制，如果使用无线电源，这种装置可以被消除。无线脑植入还可以帮助传递光，通过光遗传学刺激或抑制神经元活动，到目前为止，光遗传学还没有被用于人类，但可以用于治疗许多神经疾病。
目前，植入式医疗设备（如起搏器）自带电池，占据了设备的大部分空间，并且寿命有限。设想更小、无电池的设备，一直在利用体外天线发射的无线电波，为自己提供无线供电的可能性，将是一件多么有趣的事情。
到目前为止，这是很难实现的，因为无线电波在通过身体时会消散，所以它们最终太弱而无法提供足够的能量。为了克服这一点，研究人员设计了一个他们称之为“体内联网”( IVN )的系统。该系统依赖于发射频率略有不同的无线电波的天线阵列。当无线电波传播时，它们以不同的方式重叠和结合。在波的高点重叠的某些点，它们可以提供足够的能量来驱动植入的传感器。
“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，这些频率将同时达到最高点。当它们同时达到最高点时，它们能够克服为设备供电所需的能量阈值。
因为能量是通过大面积传输的，有了新的系统，研究人员不需要知道传感器在体内的确切位置，这也意味着他们可以同时为多个设备供电。在传感器接收到突发功率的同时，它们还接收到一个信号，告诉它们将信息中继回天线。研究人员说，这种信号也可以用来刺激药物的释放、电脉冲或光脉冲。
在猪身上进行的测试中，研究人员表明，他们可以将能量从身体外面一米处输送到身体10厘米深的传感器上。如果传感器非常靠近皮肤表面，它们可以从38米远的地方供电。
研究人员现在正致力于提高电力输送的效率，并将电力输送到更远的地方。研究人员说，这项技术也有潜力改善无线供电控制在其他领域的应用，例如库存控制、零售分析和“智能”环境，允许更长距离的物体跟踪和通信。
资料来源
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-06/miot-wsc060418.php
