研究人员开发无线方式为人体植入物提供动力 2017-03-09 11:55:13

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麻省理工学院的研究人员与布里格姆妇女医院的科学家合作开发了一种新方法,可以为植入人体内部的植物提供动力和通信图像:研究人员提供麻省理工学院的研究人员与布里格姆妇女医院的科学家合作开发了一种方法

通过人体内深处植入的设备供电和通信的新方法这些设备可用于输送药物,监测体内状况,或通过用电或光刺激大脑来治疗疾病植入物由射频波驱动,其中可以安全地通过人体组织在动物试验中,研究人员表明,波浪可以为距离1米的组织中10厘米深的设备供电

“尽管这些微小的植入设备没有电池,我们现在可以与它们通信从身体外一定距离开启全新类型的医疗应用,“助理Fadel Adib说麻省理工学院媒体实验室教授和该论文的高级作者,将于8月份在计算机协会数据通信特别兴趣小组(SIGCOMM)会议上发表,因为他们不需要电池,设备可能很小

研究人员测试了一个关于一粒米大小的原型,但他们预计它可以制成更小的麻省理工学院的研究人员开发出的技术可以用来远程触发“智能药丸”来提供药物“有能力与这些系统进行通信而不需要电池将是一项重大进步

这些设备可以与传感条件兼容,并有助于药物的输送,“布里格姆妇女医院(BWH)助理教授Giovanni Traverso说

,哈佛医学院,麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究会员,该论文的作者论文的其他作者e媒体实验室博士后云马云,媒体实验室研究生罗志宏,Koch研究所和BWH联盟博士后Christoph Steiger麻省理工学院媒体实验室,哈佛医学院和布莱根妇女医院的研究人员开发了一种无线供电和设备通信的新方法植入体内深处这种装置可用于输送药物,监测体内状况,或通过用电或光刺激大脑来治疗疾病无线通信可以摄入或植入体内的医疗设备可以为医生提供新的方法诊断,监测和治疗许多疾病Traverso的实验室目前正致力于各种可摄入的系统,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,可植入电极提供电流被用于称为深部脑刺激的技术,其通常用于治疗帕金森病或癫痫电极现在由植入皮肤下的类似心脏起搏器的装置控制,如果使用无线电源则可以消除这种电极无线脑植入物也可以通过光遗传学帮助提供光刺激或抑制神经元活动,迄今为止尚未适应使用在人体中,但可用于治疗许多神经系统疾病目前,植入式医疗设备,如心脏起搏器,携带自己的电池,占据设备的大部分空间,并提供有限的寿命Adib,设想更小,无电池设备,一直在研究用植入体外天线发射的无线电波为植入式设备提供无线供电的可能性到现在为止,这很难实现,因为无线电波在通过身体时往往会消散,所以它们最终太弱了提供足够的电力为了解决这个问题,研究人员设计了一个他们称之为“体内网络”(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,波的高点重叠,它们可以提供足够的能量为植入的传感器供电“我们选择彼此略有不同的频率,这样做,我们知道在某个时间点这些频率会同时达到它们的高点 当他们同时达到他们的高点时,他们能够克服为设备供电所需的能量阈值,“Adib说,使用新系统,研究人员不需要知道传感器在体内的确切位置,因为功率在大面积上传输这也意味着它们可以同时为多个设备供电在传感器接收到一连串功率的同时,它们也会收到一个信号,告诉它们将信息传回天线

这个信号可以研究人员表示,在这项研究中,研究人员测试了一粒米粒大小的原型,但是他们预计它可以被制造出来,也可以用来刺激药物释放,爆发电或光脉冲

更小的图片:由研究人员提供的远程功率在猪的测试中,研究人员表明,他们可以将身体外一米高的能量发送到体内10厘米深的传感器

如果传感器位于非常深的位置关在皮肤表面,它们可以在38米以外的地方供电

“目前在你可以走多远以及走出体外的距离之间需要权衡,”Adib说,研究人员正在努力提供更多的电力输送研究人员表示,该技术还有可能改善其他领域的RFID应用,如库存控制,零售分析和“智能”环境,从而实现更远距离的物体跟踪和通信

由媒体实验室联盟和美国国立卫生研究院论文资助:为微型医疗设备提供深层组织网络