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新無線技術讓植入物可通過組織中的離子實現數據傳輸

2022-04-08 11:24 cnBeta.COM

導讀:據了解,這種新離子通信方法首先會在組織內植入一對電極,其可以將設備的數據編碼為交替的電脈沖,然后將這種能量儲存在組織內的離子中。而另一對電極可以放置在組織的表面如皮膚上以接收存儲的能量并解碼數據。

  也許從體內的醫療植入物中傳輸數據非常棘手,但哥倫比亞大學的研究人員現在開發了一種新技術,它基本上可以將數據寫入人體組織中的離子,然后可以從體外的接收器中以高傳輸速度讀取。

  由于植入式電子設備可以監測心臟、大腦或其他器官的活動并提醒醫生注意問題,所以它們對醫療保健非常重要。但將這些數據帶出身體是一個障礙--將電線穿過組織可能有感染的風險,而像無線電、光、超聲波和藍牙等無線技術并不能非常有效地穿透人體組織。

  為此,哥倫比亞大學的研究人員開發了一種新技術,他們通過利用人體自身的通信方式完成無線傳輸數據。由于人體中的細胞通過交換離子來相互溝通,于是研究小組就利用了儲存在組織中的電勢能。

  據了解,這種新離子通信方法首先會在組織內植入一對電極,其可以將設備的數據編碼為交替的電脈沖,然后將這種能量儲存在組織內的離子中。而另一對電極可以放置在組織的表面如皮膚上以接收存儲的能量并解碼數據。

  該團隊表示,這種技術可用于在10厘米深的組織中傳輸數據,與此同時其在任何深度損失的信號都要比無線電頻率通信少。另外,傳輸速度也比其他技術快,科學家們記錄的速率高達60兆赫,并且還有優化的余地。

  研究人員在活體大鼠的測試中將這些離子通信系統跟神經接口植入物配對。在幾周的時間里,這些設備能成功地將數據傳輸給外部接收器且足夠精確。

  研究團隊表示,跟其他無線技術相比,離子通信需要更低的電壓和功率,這應該使它在植入物上更加可行。利用該技術的設備還可以相當容易地由柔軟的生物相容性材料制成。

  研究人員表示,下一步是使用能使用離子通信的有機晶體管創建和測試一個可植入的生物傳感器。


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