韓國的研究人員通過可貼在皮膚上的Micro LED貼片和植入的光伏設備開發(fā)光子無線系統(tǒng)

在過去的幾十年中，醫(yī)療技術在植入裝置的范圍和效率方面取得了各種進步。例如，醫(yī)學研究的發(fā)展導致了電子植入物的出現(xiàn)，例如用于調(diào)節(jié)心率的起搏器和控制脊髓液流動的腦脊髓分流器。

這些醫(yī)療設備中的大多數(shù)，包括起搏器，都需要恒定的能量來運行。自然地，這會帶來一些限制：為植入物提供能量的電池壽命有限。一旦電池電量耗盡，別無選擇，只能執(zhí)行侵入性手術來更換電池，這會帶來手術并發(fā)癥的風險，例如瘀傷，感染和其他不良事件。

在PNAS上發(fā)表的一項新研究中，由GIST的Jongho Lee領導的韓國研究小組更深入地尋找解決方案：他們試圖制定一種無需進行侵入性手術或危險的穿透性程序即可為設備內(nèi)部電池充電的策略。Lee解釋說：“生物醫(yī)學電子植入物的最大需求之一是提供可持續(xù)的電力以延長健康壽命，而無需更換電池。” 盡管這是一個棘手的概念，但Lee認為答案在于活組織的“半透明”。

這可以通過一個有趣的現(xiàn)象來解釋。當您將手舉到強光下時，您會看到隨著光線穿過皮膚，手的邊緣會發(fā)光。Lee和他的團隊從中汲取了靈感，開發(fā)了一種“主動光子功率傳輸”方法，該方法可以在體內(nèi)產(chǎn)生電能。

這個新穎的系統(tǒng)由兩部分組成：一個可貼在皮膚上的Micro LED光源貼片-可以產(chǎn)生可穿透組織的光子-以及集成在醫(yī)療植入物中的光伏設備-可以捕獲光子并產(chǎn)生電能。該系統(tǒng)提供了一種可持續(xù)的方式，可以為醫(yī)療植入設備提供足夠的功率，從而避免任何高風險的更換方法。Lee說：“當前，缺乏可靠的電源限制了植入設備的功能和性能。如果我們能夠確保體內(nèi)足夠的電力，那么可以開發(fā)出具有多種功能和高性能的新型醫(yī)療植入物。”

當科學家在小鼠中測試此電源系統(tǒng)時，他們發(fā)現(xiàn)此無線電源傳輸系統(tǒng)易于使用，不受天氣，衣服，室內(nèi)或室外條件等的影響。從源貼片發(fā)出的光子成功地穿透了小鼠的活組織。并以無線便捷的方式為設備充電。Lee表示：“這些結(jié)果不僅能加速新興類型的電植入物的使用，而這些新型的電植入物需要更高的功率，才能在人體中提供多種便捷的診斷和治療功能，因此能夠長期使用當前可用的植入物�！眻F隊，已經(jīng)期待進一步的實驗。他總結(jié)說：“我們的設備可能不適用于'鋼鐵俠'，但它可以為醫(yī)療植入物提供足夠的功率。”