Ученые из Института Фраунгофера Биоинженерии IBMT в Зульцбахе развивали демонстранта что полномочия активные внедрения с помощью беспроводных технологий через ультразвук. Технология – жизнеспособная альтернатива питанию от батареи и индукции, поскольку устройство меньшего размера, не требует никаких интегрированных батарей и более эффективно, чем индуктивная энергетическая передача.
У волн ультразвука есть более широкий диапазон в теле, и они проникают через металл внедрения, окружающий более легко, чем электромагнитные волны. Волны ультразвука также способны к двунаправленной передаче информации, таковы как температура внедрения или деталей относительно типа и интенсивности электрической стимуляции.Лечение высокого кровяного давления, диабета или болезни Паркинсона
Демонстрант, разработанный как универсальная технологическая платформа, может быть адаптирован к различным заявлениям и образцовым вариантам. Это может быть приведено в действие с или без батареи и может формироваться для широкого спектра заявлений на активные внедрения.
Один пример – лечение распространенных заболеваний, таких как высокое кровяное давление, диабет и болезнь Паркинсона. Исследовательская группа разработала полную систему, которая включает передатчик вне тела и приемник во внедрении.
Демонстрант также падает значительно ниже предусмотренных регулирующих пределов для ультразвуковых терапий на человеческом теле. Команда Фраунгофера IBMT представит их устройство на Всемирном форуме Medica 2016 года для Медицины в Дюссельдорфе с 14 – 17 ноября.«Мы ищем промышленных партнеров на ярмарке, чтобы развивать нашу технологическую платформу в конкретный продукт.
Технология могла быть разработана в течение года», говорит Андреас Шнайдер, менеджер Активной рабочей группы Внедрений в IBMT. В мае 2016 компания по исследованию рынка Би-би-си Исследование оценила рынок за микроэлектронные медицинские внедрения на уровне 24,6 миллиардов долларов США и предсказала, что это число вырастет до 37,6 миллиардов долларов США к 2021, принимая средний ежегодный темп роста 8,8 процентов.Волны ультразвука – механические волны, испускаемые и поглощенные пьезоэлектрическим материалом в передатчиках и приемниках. Пьезоэлектрические преобразователи изменяют форму неощутимо, когда напряжение применено.
Эта деформация выпускает механические волны, подобные звуковым волнам от громкоговорителя, которые тогда ударяют пьезоэлектрический приемник. Волны также заставляют приемник изменять форму, но с различием, что точно противоположная реакция происходит: деформация производит электрический ток.Альтернатива наркотикамАктивные внедрения в состоянии поддержать определенные физические функции у людей с болезнями и дать компенсацию за дисфункции.
Обычно вставляемый только под кожей, они могут управлять сердечным ритмом (кардиостимуляторы), поддержать сенсорное восприятие (относящиеся к сетчатке глаза и кохлеарные внедрения) и управлять протезами (протезные руки). Измеряя всего несколько сантиметров, эти маленькие медицинские устройства также обращаются с некоторыми другими главными задачами, такими как дозирование наркотиков и поддержка роста кости. «Наши тела работают посредством электрических сигналов. Активные внедрения моделируют эту функциональность», объясняет Шнайдер. Питер-Карл Вебер от главного отдела Ультразвук во Фраунгофере IBMT добавляет: «Некоторые улучшения могут быть достигнуты с наркотиками, но недостаток – то, что они действуют косвенно и затрагивают все тело.
Активные внедрения действуют непосредственно и в местном масштабе где они необходимы». Ученые надеются видеть широко распространенные болезни, такие как высокое кровяное давление, и диабет рассматривал этот путь в ближайшем будущем. «Чтобы достигнуть этого, нам будет нужно более сильный, миниатюризированный, все же прочные технологии. Мы показали, что ультразвук – новый путь вперед к включению активных внедрений», говорит Вебер.
Базовая структура активных внедрений едва изменилась в последние годы. Точно так же, как первые коммерческие кардиостимуляторы они состоят из электронных компонентов, которые герметично заключены в капсулу в кожухе титана.
Электрические feedthroughs в кожухе титана и кабельных соединениях проводят электрические импульсы непосредственно к электродам в сердечной мышце. Основная проблема остается источником питания.
У батарей есть недостаток, что они поднимают много пространства – часто половины внедрения – и должны изменяться регулярно в операции. Индукция, которая функционирует посредством передачи электромагнитной волны энергии и информации, стала установленной беспроводной альтернативой для внедрений: две катушки преобразовывают электричество в магнитные поля и затем обратно снова. Недостаток здесь состоит в том, что электромагнитные волны ограждены металлическим кожухом внедрения, «подобный понятию молнии, обрушивающейся на клетку Фарадея», объясняет Шнайдер.
Поэтому катушки должны быть помещены вне кожуха. «С нашей технологией приемник ультразвука в герметичном кожухе, непосредственно на стене кожуха. Стена внедрения и приемник формируют единственную систему, которая разрешает волнам ультразвука быть полученными и испущенными», говорит Шнайдер.