原标题:磁控生物电子植入物可减轻疼痛
赖斯大学的一个工程师团队已经引进了第一种神经植入物,它既可以编程,也可以用磁场远程充电。
他们的突破可能使植入设备成为可能,如脊髓刺激装置与电池供电的磁发送器在可穿戴带。
集成的微系统称为磁电神经植入物MagN I(用于磁电神经植入物),包含磁电传感器。 这使得芯片能够从身体外的交流磁场中获得能量。
该系统是由电气和计算机工程助理教授杨开元、电气和计算机工程及生物工程副教授雅各布·鲁滨逊和研究生张浩宇共同开发的,他们都在赖斯布朗工程学院。
杨在旧金山的国际固体电路会议上介绍了这个项目。
MagNI的目标是需要对神经元进行可编程的电刺激的应用,例如帮助癫痫或帕金森病患者。
杨说:“这是第一次演示,你可以利用磁场来给植入物供电,也可以编程植入物。” 通过将磁电换能器与CMOS(互补金属氧化物半导体)技术集成,我们为许多应用提供了生物电子平台。 CMOS具有强大、高效、廉价的传感和信号处理功能。
他说,与电流刺激方法相比,MagNI具有明显的优势,包括超声波、电磁辐射、电感耦合和光学技术。
杨说:“人们一直在展示这种规模的神经刺激器,甚至更小。” 我们使用的磁电效应比主流的电力和数据传输方法有很多好处。
他说,组织不会吸收磁场,因为它们做其他类型的信号,也不会加热组织,如电磁和光学辐射或感应耦合。 “超声波没有加热问题,但是波反射在不同介质之间的界面上,比如头发、皮肤、骨骼和其他肌肉。”
由于磁场也传递控制信号,杨说MagNI也是“无校准和鲁棒的”。
他说:“它不需要任何内部电压或定时基准。”
原型装置的组件位于一个柔性聚酰亚胺基板上,只有三个组件:一个2×4毫米的磁电膜,它将磁场转换为电场,一个CMOS芯片和一个电容器来暂时储存能量。
该团队成功地测试了芯片的长期可靠性,将其浸泡在溶液中,并在空气和果冻状琼脂中进行测试,这模拟了组织的环境。
研究人员还通过令人兴奋的水来验证这项技术,这是一种由罗宾逊实验室研究的类似章鱼的小生物。 通过用实验室的微流控装置限制氢化物,他们能够看到荧光信号与生物的收缩有关,这些生物是通过与芯片接触而触发的。 该团队目前正在对不同型号的设备进行活体测试。
在目前这一代芯片中,能量和信息流只有一种方式,但杨表示,该团队正在制定双向通信策略,以促进从植入物收集数据,并使更多的应用成为可能..
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