中场无线充电新趋势 微型电子医疗不再沉重 - 全文

　　吃药，似乎已是目前治疗疾病的一种普遍方式。但其弊端是，服用的药物并不是专门定向输送到病患之处，而是通过血液遍及身体各部分，特别是对于脑部或者心脏方面的疾病，这种常规疗法似乎有些不太给力，由此，科学家想出一种新的治疗方式，比如将微小的医疗仪器植入人体内作针对性的治疗。

　　那么驱动这种植入式仪器的电力又从何而来呢？若让其内含电池的话，恐怕外形会很笨重，植入人体内不太适宜；若让病人总是随身携带一个笨重的电源，也不实用。为了解决这些问题，美国斯坦福大学的研究人员研发出一种方法。

　　无线充电系统为植入设备减重

　　新的方法是将无线电源发射到深置人体内可编程的微型电子医疗器件，如心脏起搏器、神经刺激器或新的传感器及有待开发的设备。

　　在实验室，研究人员在猪体内测试了这个无线充电系统，并用其为一只兔子身体内一个小小的起搏器供电。目前，研究人员正在准备在人体上测试该系统。

　　研究人员说：“我们需要给这些设备减重，让其尽可能的小，这样才能更容易地植入患者身体深处，以新的方法来治疗疾病，并减轻他们的痛苦。”

　　经过努力，研究人员消除了阻碍医疗设备被广泛应用的笨重电池和笨拙的充电系统。该研究团队创建了一个比米粒还小的电子设备充当起搏器。它可以通过体外大约信用卡大小的动力源进行无线供电或充电。其伴随在心脏或大脑位置的神经、肌肉和其他组织旁，可以被编程执行各种各样的医疗任务，一旦被植入人体，无线电力即可为其充电，补充所需要的动力。

　　新开发的无线系统使用与手机一样的电源，可安全地将能量传输到植入体内米粒大小的芯片。根据一家独立实验室的测试，对于人类安全性而言，这个新的系统所发射的功率远远低于危险暴露水平，可以安全地渗入人体深处。

　　在治疗上，该技术提供了一个促使新的替代药物疗法成为可能的途径，允许医生采用微型植入式电子设备治疗疾病，而不是药品。无疑，这为新型的具有治疗疾病或减轻疼痛的可溶解电子设备的发展铺平了道路。

　　中场无线传输传递动力直接安全

　　该技术的关键涉及到一种在人体内可控制电磁波的新方式。

　　众所周知，电磁波充斥着宇宙空间，每天我们都在使用，例如由巨大的无线电发射塔为我们播放信号；在微波炉里烘烤食物或使用无线充电的电动牙刷。

　　在此发现之前，日常使用的电磁波有泾渭分明的两种主要类型：远场波和近场波。远场波可长距离输送，像来自无线电广播塔的电磁波。但当它们遇到生物组织时，要么无害的反射到人体，要么由皮肤作为热量吸收。而无论哪种方式，远场的电磁波作为用于医疗设备的一个潜在无线电源却被忽略了。

　　近场波可以被安全地作为无线电源系统使用。当前一些医疗装置如听力植入物就使用的这种近场技术。但顾名思义，它们仅可在短距离内传输功率，限制了在人体内深处应用的有效性。

　　新的技术将近场波的安全性与远场波的覆盖范围相融合，基于一个原则，即当波接触到不同的材料，如空气、水或生物组织，会有不同的传播。例如，当你把耳朵贴在铁轨上，可以听到车轮振动得很远，因为声波通过金属比其通过空气传播的速度更快，达到更远的距离。

　　由此，研究人员设计出一种产生特殊类型的近场波动力源。在某种程度上，当这个特殊的波浪从空气移动到皮肤上，便改变了其传播特点，就像声波穿过火车轨道一样。研究人员称这种新方法为中场无线传输。

　　在实验中，研究人员使用中场传输系统直接安全地给植入心脏或脑部器官的微小医疗仪器传递动力，远远超出了目前的近场波系统的范围。

　　新发现或催生新一代微种植体
 

　　据每日科学网、物理学家组织网近日报道，研究人员认为，这一发现将催生新一代的可编程微种植体，其传感器可以监测身体深处的重要功能；电刺激改变大脑中的神经信号；药物输送系统直接供给药品到疾病感染部位。

　　斯坦福大学神经科学研究所所长威廉·纽瑟姆评价说，这项研究工作创造性地开发了一种替代药物疗法的可能，即可以起治疗作用然后溶解的电子设备。新的治疗方式可能对某些疾病比药物更有效，因为这种方法将使用植入式装置来直接调节特定大脑回路的活动。而通过比较，服用的药物却会遍布整个大脑，且有一定的副作用。

　　斯坦福大学神经生物学教授纽瑟姆说：“为了让这种方式更为实用，相关设备必须小型化，设法给在大脑深处的仪器以无线的方式供电或者充电。”

　　他又补充说：“该研究已经解决了一个重要难题，可以安全地给植入体内的微型设备供电，为这个领域新的创新铺平了道路。”

　　当然，如果在人体内进行这种测试被批准，并证明是成功的，未来仍然需要数年时间的努力，以满足商业医疗器械使用这种无线充电系统对安全性和有效性的要求