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新无线技术让植入物可通过组织中的离子实现数据传输

2022-04-08 11:24 cnBeta.COM

导读:据了解,这种新离子通信方法首先会在组织内植入一对电极,其可以将设备的数据编码为交替的电脉冲,然后将这种能量储存在组织内的离子中。而另一对电极可以放置在组织的表面如皮肤上以接收存储的能量并解码数据。

  也许从体内的医疗植入物中传输数据非常棘手,但哥伦比亚大学的研究人员现在开发了一种新技术,它基本上可以将数据写入人体组织中的离子,然后可以从体外的接收器中以高传输速度读取。

  由于植入式电子设备可以监测心脏、大脑或其他器官的活动并提醒医生注意问题,所以它们对医疗保健非常重要。但将这些数据带出身体是一个障碍--将电线穿过组织可能有感染的风险,而像无线电、光、超声波和蓝牙等无线技术并不能非常有效地穿透人体组织。

  为此,哥伦比亚大学的研究人员开发了一种新技术,他们通过利用人体自身的通信方式完成无线传输数据。由于人体中的细胞通过交换离子来相互沟通,于是研究小组就利用了储存在组织中的电势能。

  据了解,这种新离子通信方法首先会在组织内植入一对电极,其可以将设备的数据编码为交替的电脉冲,然后将这种能量储存在组织内的离子中。而另一对电极可以放置在组织的表面如皮肤上以接收存储的能量并解码数据。

  该团队表示,这种技术可用于在10厘米深的组织中传输数据,与此同时其在任何深度损失的信号都要比无线电频率通信少。另外,传输速度也比其他技术快,科学家们记录的速率高达60兆赫,并且还有优化的余地。

  研究人员在活体大鼠的测试中将这些离子通信系统跟神经接口植入物配对。在几周的时间里,这些设备能成功地将数据传输给外部接收器且足够精确。

  研究团队表示,跟其他无线技术相比,离子通信需要更低的电压和功率,这应该使它在植入物上更加可行。利用该技术的设备还可以相当容易地由柔软的生物相容性材料制成。

  研究人员表示,下一步是使用能使用离子通信的有机晶体管创建和测试一个可植入的生物传感器。