近些年來，可消化的醫療電子設備例如可消化的內窺鏡、胃起搏器、給藥器等等，逐漸成為便攜式醫療設備之外的又一創新熱點。

這些可消化的醫療電子設備，和傳統醫療設備相比，具有體積小、創傷小、靈活、便捷的特點，并且可實時檢測和治療疾病。

例如：《這個微型傳感器就像你吞下的聽診器》一文中，John 就介紹過一種可吸收的傳感器，它可以檢測心率和胃腸道的呼吸。

（圖片來源于： Albert Swiston/麻省理工學院林肯實驗室）

另外，還有一種由麻省理工學院研發的星型給藥設備，它折疊封裝于一個膠囊內，一旦服下，可數周或者數月的逐漸給藥。

（圖片來源于： Melanie Gonick/麻省理工學院）

一般來說，這些可消化的電子設備需要在人的消化道里長期駐留，進行體溫監測、胃腸道環境監測、發放藥物等活動，為了保證其在消化道內穩定有效地工作，持續、安全、穩定的能量供應顯得十分重要。

說起能量供應，我們首先會想到電池。但是，電池應用于這些可消化的醫療電子設備，有兩個重要缺陷：

電池可能無法和胃腸道的粘膜兼容，會引起人體不適。

電池的生命周期有限，如果沒電了，又無法充電，那么必然要更換電池，可是在人體內消化道內更換電池不是一件容易的事。

但是，科學家們仍未停止對于電池的探索，麻省理工學院和布列根和婦女醫院科研團隊研發過一種“新型電池”，它由胃酸提供能量，給小型醫療傳感器或者給藥設備供電，使其在腸道可以駐留更長時間。

（圖片來源于：麻省理工學院）

可是，這種方案也存在一個缺陷就是隨著時間的推移，電池的金屬電極有時候會停止工作。

那么，我們不禁要問：

除了電池以外，還有其它能量供給方案嗎？

創新

最近，麻省理工學院和布列根、婦女醫院科研團隊和查爾斯斯塔克德雷珀實驗室的科研人員進行了創新探索，它可以通過無線能量傳輸的方式，為消化道內的可消化的醫療電子設備供電。

（圖片來源于：麻省理工學院）

這項研究的論文于4月27日的發表在《科學報告》雜志上。論文的首作者是麻省理工學院的前研究生 Abubakar Abid，其它作者還有麻省理工學院的教授 Robert Langer、助理研究員 Giovanni Traverso 等。

簡單一點說，它的創新點在于：

通過身體外部的天線，向消化道內的天線，進行無線能量傳輸。而這些能量足以保證傳感器正常工作，例如檢測消化道環境、溫度、特殊營養成本等指標。

技術

接下來，聊聊這項創新采用的技術。

起初，研究人員考慮使用「近場耦合」的能量傳輸技術，即使用兩根天線，在非常近的距離內傳輸能量。目前，這項技術已經用于某些手機充電器中。

但是，因為可消化的電子設備位于消化道內，所以需要的能量傳輸距離是5到10厘米。

另外，為了保證一定的能量傳輸效率，就會要求接收端天線變得大一點。但是，作為需要進入消化道的小型設備來說，體積必須足夠小才能便于吞服，所以這又造成了一對矛盾體。

在這樣的挑戰下，他們采用了一種「中場耦合」的能量傳輸技術，這項技術的傳輸距離更長了一點，能量傳遞效率也較高。

之前，斯坦福大學的科研人員設計過一種植入式的心臟起搏器，就采用過類似的技術進行能量供應。

（圖片來源于：斯坦福大學）

在研究過程中，研究人員通過模擬，評估了中場耦合的效率和特定的輻射吸收速率，如下圖所示：

另外，為了測試中場耦合能否有效地將體外的能量，帶給消化道內的設備，科學家設計出了一種可在活體組織中有效工作的天線。

隨后，他們用豬進行測試，在它的身體外放置一個發射天線，分別在它的食道、胃、結腸這三個不同的位置放置接收天線。

經過測量，傳輸功率分別是37.5 微瓦、123 微瓦 、173 微瓦，足以給體內的電子設備供電，而且重要的是，不會損傷組織。

價值

這項技術最大的價值，就是可以取代電池。

這種方型的天線邊長6.8毫米，十分小巧，便于進入消化道。但是，外部的天線可以做的更大點，從而可以提供更多的能量。

所以，這項創新為我們提供一種新的方式和思路，讓我們在為無線設備供電時，不再拘泥于電池。

另外，這項技術可以和其它電子技術進行深度融合，進一步應用于傳感器、監控、刺激或者驅動方面。

未來

研究人員將繼續開發更多不同的方式，為消化道內的電子設備供電，他們希望這些設備在5年左右的時間內，可以用于人體測試。

據研究人員稱，他們還將更加仔細地分析動物的尺寸、天線的深度、方向和傳輸等因素，讓能量傳輸變得更加高效。