為皮下深達(dá)5cm體內(nèi)醫(yī)療器件無線供電方案

美國斯坦福大學(xué)(Stanford University)宣布，該大學(xué)電子工程系助理教授潘淑欣(Ada Poon)等人成功向植入人體內(nèi)約5cm處的微小受電元件進(jìn)行了無線供電。據(jù)介紹，此次成功以1.7GHz的高頻率向人體皮下深達(dá)5cm處進(jìn)行無線供電這一成果，打破了原有常識。這一成果為向心臟起搏器、吞服型消化系統(tǒng)攝像頭、人造內(nèi)耳，以及送入血管內(nèi)的無線導(dǎo)管等微小醫(yī)療器件無線供電開辟了道路。介紹該技術(shù)詳情的論文已刊登在學(xué)術(shù)雜志《Applied Physics Letters》上。

電磁感應(yīng)和電磁波的混合傳輸

此次，潘淑欣的研究小組通過組合基于電磁感應(yīng)和電磁波兩種方式的能量傳輸效果，成功地向位于體內(nèi)5cm的直徑約0.8mm的受電元件輸送了50μW 的電力。最近推出的起搏器以8μW工作，因此50μW的電力足夠使用。

如果只向體內(nèi)5cm的位置輸送電力，那么使用更低的頻率和更大的送受電天線即可。但較大的天線難以植入人體內(nèi)，不實用。為此，潘淑欣的研究小組將包括天線在內(nèi)的受電元件的尺寸控制了在直徑0.8mm以下，并同時找到了使電力傳輸效率最大化的頻率，發(fā)現(xiàn)在1.7GHz頻率電力傳輸量最大。

據(jù)潘淑欣介紹，此次技術(shù)的另一特點是電力傳送效率幾乎不依賴于天線的方向。由于心臟等器官處于始終跳動狀態(tài)，因此電力傳送效率會隨著天線的方向大幅增減的技術(shù)無法實用。潘淑欣等人通過改進(jìn)送電天線的形狀，解決了這一問題。此外，通過這一設(shè)計還提高了送電天線的指向性，能夠防止供電元件周邊的體內(nèi)組織在電磁場及電磁波作用下受到多余的熱量。