一种新型有源光子无线系统,用于为医用植入物

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一种新型有源光子无线系统,用于为医用植入物

在过去的几十年里,医疗技术在植入设备的范围和效率方面有了各种各样的进步。例如,医学研究的发展导致了电子植入物的出现,例如用于调节心率的起搏器;脑脊髓分流来控制脊髓液的流动大多数这些医疗设备,包括起搏器,都需要恒定的能量才能运转。当然,这也带来了一些限制:为植入物提供能量的电池寿命有限。一旦电池电量耗尽,除了进行侵入性手术来替换电池外,没有其他选择,这将带来手术并发症的风险,如瘀伤、感染和其他不良事件。

在《美国科学院院刊》上发表的一项新研究中,由GIST的Lee Jongho教授领导的一个来自韩国的研究小组深入挖掘,寻找解决方案:他们试图开发一种无需侵入性手术或危险的穿透性手术就能给设备内部电池充电的策略。李教授解释说:“生物医学电子植入物最大的需求之一是提供可持续的电力,在不进行电池更换手术的情况下延长健康寿命。”尽管这是一个棘手的概念,Lee教授相信答案在于活组织的“半透明”。

这可以用一个有趣的现象来解释。当你举起你的手到一个强大的光,你可以看到你的手的边缘发光,因为光通过你的皮肤。受此启发,李教授和他的团队开发了一种“主动光子能量转移”的方法,可以在体内产生电能。这个新系统由两个部分组成:一个皮肤附着的微led光源片,它可以产生光子并穿透组织;一个集成到医疗植入物中的光伏装置,它可以捕获光子并产生电能。该系统提供了一种可持续的方式,以提供足够的电力,以避免任何高风险的替代方法。Lee教授说:“目前,缺乏可靠的电源限制了植入设备的功能和性能。如果我们能在体内获得足够的电力,就能开发出功能多样、性能优良的新型医用植入物。”

当科学家们在老鼠身上测试这个电力系统时,他们发现这个无线电力传输系统很容易使用,不管天气、衣服、室内或室外条件等等。从源贴片发出的光光子成功地穿透小鼠的活组织,以一种无线方便的方式为设备充电。“这些结果支持目前植入的长期使用,除了加速新兴类型的电子植入要求更高的力量提供多样化,方便诊断和治疗在人体功能,”李教授说,满意他的团队的努力,已经期待进一步发展他们的实验。他总结道:“我们的设备可能无法为‘钢铁侠’工作,但它可以为医疗植入物提供足够的能量。”