美國麻省理工學院媒體實驗室研究團隊研發(fā)出一種可注射天線，僅沙粒大小，能夠為植入人體深部組織的醫(yī)療器件，如心臟病患者的起搏器、癲癇或帕金森病患者的神經(jīng)調節(jié)器等提供無線電力。相關研究成果發(fā)表于《IEEE天線與傳播學報》10月刊。

植入大腦深部的微型磁電天線，可從外部低頻磁場中獲取電能。圖片來源：美國麻省理工學院

團隊表示，這種微型天線無需電池，可通過針頭植入體內(nèi)，從而避免大型外科手術，是實現(xiàn)深部組織植入器件微型化的重要突破。

目前，深部組織植入器件通常依賴兩種供電方式：一是通過手術植入數(shù)厘米長的電池，需定期更換；二是植入厘米級的電磁線圈，以無線方式獲取電能。然而，線圈供電方式僅能在高頻條件下有效工作，這會導致組織發(fā)熱，限制了器件在亞毫米尺度下的安全供電能力。

團隊表示，一旦尺寸超過限度，這些器件就可能損傷人體細胞。因此，開發(fā)尺寸小于500微米且能在低頻高效運行的天線，成為一項技術挑戰(zhàn)。

此次，團隊研制出一種僅200微米的新型天線，可在109千赫茲的低頻下工作。其核心技術在于采用磁致伸縮薄膜與壓電薄膜的復合結構：當外加磁場時，磁致伸縮膜發(fā)生形變，壓電膜則將這種形變轉化為電荷。

測試結果顯示，與依賴金屬線圈、在吉赫茲頻段工作的同尺寸植入天線相比，新天線的輸出功率提高了4—5個數(shù)量級。

團隊介紹，激活天線所需的磁場由類似無線手機充電器的器件提供，體積小巧，可作為皮膚貼片或置于淺表口袋中。而且，由于天線采用與微芯片相同的工藝制造，容易與現(xiàn)有微電子系統(tǒng)集成。此外，這種天線的制造工藝易于規(guī)模化，可同時注射多個天線與植入體，以治療較大范圍的病灶。

除起搏器與神經(jīng)調節(jié)器外，該天線還可應用于體內(nèi)葡萄糖傳感等領域?，F(xiàn)有的光學葡萄糖傳感電路已較為成熟，結合這種無線供電技術，將大大推動其在體內(nèi)的無創(chuàng)集成與應用。

來源：科技日報