作者：Jon Gabay，特約撰稿人? 電子產(chǎn)品小型化和無(wú)線通信進(jìn)步的好處為我們提供了起搏器和除顫器等救生技術(shù)。技術(shù)并不止于此，更多的體內(nèi)植入醫(yī)療設(shè)備已準(zhǔn)備好嵌入我們體內(nèi)。但能源需求仍然是一個(gè)問(wèn)題。

這就是為什么麻省理工學(xué)院布萊根婦女醫(yī)院和斯塔克德雷珀實(shí)驗(yàn)室最近宣布的一項(xiàng)發(fā)展如此重要的原因。他們通過(guò)使用無(wú)線充電技術(shù)為體內(nèi)的電池充電和為體內(nèi)電子設(shè)備供電，從而將其提升到一個(gè)新的水平。

在這種情況下，他們創(chuàng)造了一種無(wú)線胃腸醫(yī)療設(shè)備，可以“無(wú)限期地留在體內(nèi)”。它讀取讀數(shù)并可以使用來(lái)自射頻場(chǎng)的能量與外界通信。還設(shè)想這樣的設(shè)備可以存儲(chǔ)濃縮藥物，并在定時(shí)間隔或檢測(cè)到事件時(shí)提供所需的藥物。

使用體外的天線，研究人員能夠?qū)⒚顐鬏數(shù)轿傅纼?nèi)的天線。這能夠收集和調(diào)節(jié)足夠的能量來(lái)操作現(xiàn)代低功耗微型和傳感器陣列。

根據(jù)麻省理工學(xué)院附屬研究機(jī)構(gòu)喬瓦尼·特拉弗索 (Giovanni Traverso) 等研究人員的說(shuō)法，“這種方法產(chǎn)生了足夠的能量來(lái)運(yùn)行傳感器，這些傳感器可以監(jiān)測(cè)心率、溫度或胃中特定營(yíng)養(yǎng)素或氣體的水平?！?/p>

在《科學(xué)報(bào)告》雜志上首次描述，該論文的主要作者、前麻省理工學(xué)院研究生 Abubakar Abid 說(shuō)：“現(xiàn)在，我們無(wú)法測(cè)量核心體溫或微量營(yíng)養(yǎng)素濃度等信息。很長(zhǎng)一段時(shí)間，有了這些設(shè)備，你就可以開(kāi)始做那種事情了?！?/p>

為植入體充電的其他方法包括使用消化系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際酸來(lái)制造電池，但這里明顯的問(wèn)題是胃和消化道的腐蝕性太強(qiáng)，無(wú)法長(zhǎng)期使用。感應(yīng)充電，一種用于小型平板電腦和手機(jī)的無(wú)線充電技術(shù)。幾家制造商為電子設(shè)備提供該功能，但不適用于植入式醫(yī)療設(shè)備，因?yàn)樘炀€需要非?？拷ㄏ嗑?2 到 10 厘米）才能使這種近場(chǎng)方法工作。此外，能量傳輸?shù)男逝c天線之間的距離成正比。

源耦合是關(guān)鍵，該團(tuán)隊(duì)使用了一種稱為中場(chǎng)傳輸?shù)募夹g(shù)，該技術(shù)通過(guò)多種電磁感應(yīng)和輻射模式利用功率采集。關(guān)鍵是找到一個(gè)射頻頻段，其中天線（或線圈）不需要太大，并且頻率可以安全地穿透身體而幾乎沒(méi)有衰減。不同類型的組織也會(huì)對(duì)此產(chǎn)生影響。

斯坦福大學(xué)的研究人員對(duì)組織類型進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)了適合用于肌肉、視網(wǎng)膜和一般用途的植入式醫(yī)療設(shè)備的線圈尺寸的載體范圍（見(jiàn)表 1）。IEEE 高級(jí)和學(xué)生成員 Ada SY Poon、John S. Ho 和 Sanghoek Kim 甚至能夠?qū)ψ钸m合新一代能量收集醫(yī)療植入物的調(diào)諧技術(shù)進(jìn)行分類（見(jiàn)表 2）。

表 1 和表 2：組織類型和載波頻率可以確定無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)對(duì)體內(nèi)植入設(shè)備的有效性。需要優(yōu)化接收器和發(fā)射器的調(diào)諧模式，以最大限度地提高能量傳輸效率。

世界各地正在進(jìn)行更多的研究和實(shí)驗(yàn)，甚至使用第二代射頻 ID 設(shè)備也可能在這里顯示出前景。UHF 頻率穿透人體，單片應(yīng)答器標(biāo)簽已經(jīng)可以收集足夠的能量來(lái)傳輸回 30 英尺外。應(yīng)答器中的非易失性存儲(chǔ)器也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

來(lái)源：麻省理工學(xué)院和斯坦福圖片來(lái)源：斯坦福

審核編輯 黃昊宇