作者：Jon Gabay，特約撰稿人? 電子產品小型化和無線通信進步的好處為我們提供了起搏器和除顫器等救生技術。技術并不止于此，更多的體內植入醫療設備已準備好嵌入我們體內。但能源需求仍然是一個問題。

這就是為什么麻省理工學院布萊根婦女醫院和斯塔克德雷珀實驗室最近宣布的一項發展如此重要的原因。他們通過使用無線充電技術為體內的電池充電和為體內電子設備供電，從而將其提升到一個新的水平。

在這種情況下，他們創造了一種無線胃腸醫療設備，可以“無限期地留在體內”。它讀取讀數并可以使用來自射頻場的能量與外界通信。還設想這樣的設備可以存儲濃縮藥物，并在定時間隔或檢測到事件時提供所需的藥物。

使用體外的天線，研究人員能夠將命令傳輸到胃道內的天線。這能夠收集和調節足夠的能量來操作現代低功耗微型和傳感器陣列。

根據麻省理工學院附屬研究機構喬瓦尼·特拉弗索 (Giovanni Traverso) 等研究人員的說法，“這種方法產生了足夠的能量來運行傳感器，這些傳感器可以監測心率、溫度或胃中特定營養素或氣體的水平。”

在《科學報告》雜志上首次描述，該論文的主要作者、前麻省理工學院研究生 Abubakar Abid 說：“現在，我們無法測量核心體溫或微量營養素濃度等信息。很長一段時間，有了這些設備，你就可以開始做那種事情了。”

為植入體充電的其他方法包括使用消化系統內的實際酸來制造電池，但這里明顯的問題是胃和消化道的腐蝕性太強，無法長期使用。感應充電，一種用于小型平板電腦和手機的無線充電技術。幾家制造商為電子設備提供該功能，但不適用于植入式醫療設備，因為天線需要非常靠近（相距 2 到 10 厘米）才能使這種近場方法工作。此外，能量傳輸的效率與天線之間的距離成正比。

源耦合是關鍵，該團隊使用了一種稱為中場傳輸的技術，該技術通過多種電磁感應和輻射模式利用功率采集。關鍵是找到一個射頻頻段，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有衰減。不同類型的組織也會對此產生影響。

斯坦福大學的研究人員對組織類型進行了研究，并發現了適合用于肌肉、視網膜和一般用途的植入式醫療設備的線圈尺寸的載體范圍（見表 1）。IEEE 高級和學生成員 Ada SY Poon、John S. Ho 和 Sanghoek Kim 甚至能夠對最適合新一代能量收集醫療植入物的調諧技術進行分類（見表 2）。

表 1 和表 2：組織類型和載波頻率可以確定無線能量傳輸系統對體內植入設備的有效性。需要優化接收器和發射器的調諧模式，以最大限度地提高能量傳輸效率。

世界各地正在進行更多的研究和實驗，甚至使用第二代射頻 ID 設備也可能在這里顯示出前景。UHF 頻率穿透人體，單片應答器標簽已經可以收集足夠的能量來傳輸回 30 英尺外。應答器中的非易失性存儲器也是一個優點。

來源：麻省理工學院和斯坦福圖片來源：斯坦福

審核編輯 黃昊宇