美国莱斯大学(Rice University)的一个工程师团队开发出了首个可以通过磁场远程编程和充电的神经植入体。这一突破可能使嵌入式设备成为可能,比如在可穿戴腰带上安装有电池供电的磁性发射器的脊髓刺激装置。
这个集成微系统被称为MagNI(磁电神经植入物),包含了磁电换能器。这使得芯片可以从体外的交变磁场中获取能量,据莱斯大学报道.
MagNI的目标是需要可编程的神经元电刺激的应用,例如帮助癫痫或帕金森病患者。
赖斯大学电子与计算机工程助理教授杨开元(音译)说:“这是第一次证明可以使用磁场为植入物提供动力,并为植入物编程。”“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对于传感和信号处理任务来说功能强大、效率高、价格低廉。”
杨在旧金山举行的国际固态电路会议上介绍了这个项目。
Yang表示,MagNI比目前的增产方法(包括超声波、电磁辐射、感应耦合和光学技术)具有明显的优势。
“人们一直在展示这种规模的神经刺激器,甚至更小,”杨说。“与电力和数据传输的主流方法相比,我们使用的磁电效应有很多好处。”
由于磁场也可以传输控制信号,杨说MagNI也是“免校准和健壮的。”
“它不需要任何内部电压或计时参考,”他说。
该原型设备的组件安装在一个柔性聚酰亚胺基板上,只有三个组件:一个2 × 4毫米的将磁场转换为电场的磁电薄膜,一个CMOS芯片和一个临时储存能量的电容。
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该团队通过将芯片浸泡在溶液中,并在模拟组织环境的空气和凝胶状琼脂中测试,成功地测试了芯片的长期可靠性。根据莱斯大学的报告,他们还通过刺激罗宾逊实验室研究的一种类似章鱼的小型生物Hydra vulgaris来验证这项技术。