植入式生物電子學(xué)現(xiàn)在通常是輔助或監(jiān)測(cè)心臟、大腦和其他重要器官的關(guān)鍵，但它們通常缺乏將數(shù)據(jù)傳輸給醫(yī)生的安全、可靠的方式?，F(xiàn)在，哥倫比亞工程公司的研究人員發(fā)明了一種方法，通過(guò)使用體內(nèi)天然存在的離子、帶正電或帶負(fù)電的原子的簡(jiǎn)單、高速、低功耗的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路來(lái)增強(qiáng)可植入生物電子學(xué)。
植入式生物電子學(xué)在醫(yī)療保健中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。例如，起搏器可以幫助確保患者的心臟保持健康的跳動(dòng)，神經(jīng)接口設(shè)備可以通過(guò)刺激特定的大腦區(qū)域來(lái)幫助癲癇和其他疾病患者減輕神經(jīng)癥狀，甚至可以將癱瘓患者的大腦與機(jī)器人肢體連接起來(lái)。然而，植入生物電子學(xué)面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是如何將其數(shù)據(jù)通過(guò)身體傳遞到外部設(shè)備，以便醫(yī)生和科學(xué)家進(jìn)一步分析和診斷。
“從大腦或肌肉活動(dòng)到激素濃度，這些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行傳輸，以便在做出醫(yī)療決策之前由專(zhuān)家進(jìn)行高級(jí)處理和審查，”該研究的共同資深作者、電氣工程副教授 Dion Khodagholy 說(shuō)在哥倫比亞大學(xué)。
哥倫比亞大學(xué)歐文醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)病學(xué)助理教授、該研究的共同資深作者詹妮弗·格林納斯補(bǔ)充說(shuō)：“這對(duì)于隨著時(shí)間的推移可能會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)的情況尤其重要，例如癲癇或運(yùn)動(dòng)障礙。”“這方面的一個(gè)例子是用于癲癇的 NeuroPace 設(shè)備——臨床醫(yī)生需要下載其中的數(shù)據(jù)，以調(diào)整其刺激方案以更好地治療癲癇發(fā)作。”
盡管電纜提供了一種將數(shù)據(jù)從植入物快速傳輸?shù)酵獠繖C(jī)器的簡(jiǎn)單方法，但它們穿透組織的方式限制了它們的長(zhǎng)期使用。同時(shí)，使用無(wú)線(xiàn)電波或可見(jiàn)光的傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)方法通常在穿透生物組織方面做得很差。
“仍然缺乏與植入設(shè)備的安全、有效、長(zhǎng)期的無(wú)線(xiàn)通信，”Khodagholy 說(shuō)。
利用身體的離子
生物電子學(xué)可用于通信的一種有趣策略是人體經(jīng)常使用的一種策略：離子。在體內(nèi)，細(xì)胞會(huì)定期將離子打亂以相互交流。
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