為皮下深達5cm體內醫(yī)療器件無線供電方案

美國斯坦福大學(Stanford University)宣布，該大學電子工程系助理教授潘淑欣(Ada Poon)等人成功向植入人體內約5cm處的微小受電元件進行了無線供電。據(jù)介紹，此次成功以1.7GHz的高頻率向人體皮下深達5cm處進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、人造內耳，以及送入血管內的無線導管等微小醫(yī)療器件無線供電開辟了道路。介紹該技術詳情的論文已刊登在學術雜志《Applied Physics Letters》上。

電磁感應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和電磁波兩種方式的能量傳輸效果，成功地向位于體內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，不實用。為此，潘淑欣的研究小組將包括天線在內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無法實用。潘淑欣等人通過改進送電天線的形狀，解決了這一問題。此外，通過這一設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組織在電磁場及電磁波作用下受到多余的熱量。