Сердечный имплантат с радиоволновым питанием

14.09.2012

Команда инженеров из Стэнфорда представила миниатюрное имплантируемое сердечное устройство, питающееся не от батареек, а от радиоволн. Размеры устройства составляют всего лишь около 0,8 мм, оно могло бы поместиться на кончике иглы.

Полученные результаты были опубликованы в Applied Physics Letters. Ученые продемонстрировали работу миллиметрового устройства, имплантированного в грудную клетку на глубину около пяти см прямо на поверхность человеческого сердца. До сих пор такая глубина считалась недосягаемой для радиоволн. Инженеры считают, что это является лишь первым шагом в производстве беспроводных имплантатов. Помимо сердечных имплантатов, это могут быть эндоскопы, кардиостимуляторы, стимуляторы головного мозга и другие медицинские устройства, в которых критичны малые размеры и мощность.

Имплантаты в свое время произвели революцию в медицине. В настоящее время подобные устройства - кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и пр. - обеспечивают должное качество жизни сотням тысяч, если не миллионам, пациентов. Но в процессе проектирования этих устройств приходится решать сложные инженерные задачи. Критичны размеры питательного элемента и время его работы. Например, в кардиостимуляторе аккумулятор занимает до половины всего его объема. А когда батарейка садится, человеку необходима новая операция. Возможность получать энергию через радиоволны решает обе эти проблемы.

Согласно существующим математическим моделям, предполагалось, что высокочастотные волны проникают не слишком глубоко в ткани человеческого организма. Из-за этого до сих пор не было попыток создать подобные импланты - потребовались бы низкочастотные передатчики и, следовательно, большие антенны. Слишком большие, для того, чтобы вживлять их в организм. Однако команда ученых во главе с Адой Пун, профессором электротехники Стэнфордского университета, опровергла это мнение.

Электрические волны действительно быстро рассеиваются в тканях, однако радиоволны при должном подборе частот могут проникать на большую глубину. Пересмотрев модели, Ада Пун и ее соавторы показали, что в определенном высокочастотном диапазоне мощность передаваемой энергии увеличивается примерно в десять раз. Это означает, что приемные антенны могут быть в 10 раз меньше, а значит, проблем с имплантатом из-за размера уже не возникнет. При этом оптимальная частота, с которой работает устройство, способна производить около 50 микроватт энергии, что значительно превосходит потребности существующих кардиостимуляторов - 8 микроватт.

Разработчики подали заявку на патент по конструкции антенны беспроводного имплантата и планируют продолжать работы, чтобы создать максимально эффективные устройства, соответствующие санитарным нормам, установленным IEEE.

<< Назад: Алкоголь мешает пережить трагедию 14.09.2012

>> Вперед: Интернет-зависимость скрывается в генах 13.09.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Высоковольтные драйверы сверхъярких светодиодов от IR 18.06.2007 Возможными приложениями для этих драйверов являются архитектурная и декоративная подсветка, цветомузыка, наружная и внутренняя сигнализация. Нормированные на напряжение 200 и 600 В ИС серии IRS254x содержат понижающий гистерезисный регулятор с задержкой для управления средним значением тока с погрешностью не более 5% на основе точной оценки разницы между текущим напряжением и максимально допустимым напряжением. Внешний бутстрепный контур верхнего уровня управляет работой ключевого обратноходового каскада на частотах до 500 кГц. Драйвер нижнего уровня используется при работе синхронного выпрямителя. ИС серии IRS254x компенсируют вариации параметров светодиодов для реализации устройств управления с повышенной точностью и высокой внутренней стабильностью. Новые ИС обеспечивают микромощный режим старта с потреблением менее 500 мкА и паузу на переключение 140 не. Другими особенностями новых драйверов являются режим рестарта, выключение без защелки, возможности реализации ШИМ-димминга. Микросхемы выпускаются в компактных 8-выводных бесвинцовых DIP- и SOIC-корпусах. Возможна поставка приборов на ленте.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025