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新無(wú)線技術(shù)讓植入物可通過(guò)組織中的離子實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

2022-04-08 11:24 cnBeta.COM

導(dǎo)讀:據(jù)了解,這種新離子通信方法首先會(huì)在組織內(nèi)植入一對(duì)電極,其可以將設(shè)備的數(shù)據(jù)編碼為交替的電脈沖,然后將這種能量?jī)?chǔ)存在組織內(nèi)的離子中。而另一對(duì)電極可以放置在組織的表面如皮膚上以接收存儲(chǔ)的能量并解碼數(shù)據(jù)。

  也許從體內(nèi)的醫(yī)療植入物中傳輸數(shù)據(jù)非常棘手,但哥倫比亞大學(xué)的研究人員現(xiàn)在開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù),它基本上可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)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(shè)備可以監(jiān)測(cè)心臟、大腦或其他器官的活動(dòng)并提醒醫(yī)生注意問(wèn)題,所以它們對(duì)醫(yī)療保健非常重要。但將這些數(shù)據(jù)帶出身體是一個(gè)障礙--將電線穿過(guò)組織可能有感染的風(fēng)險(xiǎn),而像無(wú)線電、光、超聲波和藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)并不能非常有效地穿透人體組織。

  為此,哥倫比亞大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù),他們通過(guò)利用人體自身的通信方式完成無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。由于人體中的細(xì)胞通過(guò)交換離子來(lái)相互溝通,于是研究小組就利用了儲(chǔ)存在組織中的電勢(shì)能。

  據(jù)了解,這種新離子通信方法首先會(huì)在組織內(nèi)植入一對(duì)電極,其可以將設(shè)備的數(shù)據(jù)編碼為交替的電脈沖,然后將這種能量?jī)?chǔ)存在組織內(nèi)的離子中。而另一對(duì)電極可以放置在組織的表面如皮膚上以接收存儲(chǔ)的能量并解碼數(shù)據(jù)。

  該團(tuán)隊(duì)表示,這種技術(shù)可用于在10厘米深的組織中傳輸數(shù)據(jù),與此同時(shí)其在任何深度損失的信號(hào)都要比無(wú)線電頻率通信少。另外,傳輸速度也比其他技術(shù)快,科學(xué)家們記錄的速率高達(dá)60兆赫,并且還有優(yōu)化的余地。

  研究人員在活體大鼠的測(cè)試中將這些離子通信系統(tǒng)跟神經(jīng)接口植入物配對(duì)。在幾周的時(shí)間里,這些設(shè)備能成功地將數(shù)據(jù)傳輸給外部接收器且足夠精確。

  研究團(tuán)隊(duì)表示,跟其他無(wú)線技術(shù)相比,離子通信需要更低的電壓和功率,這應(yīng)該使它在植入物上更加可行。利用該技術(shù)的設(shè)備還可以相當(dāng)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(jī)晶體管創(chuàng)建和測(cè)試一個(gè)可植入的生物傳感器。