無線供能方案可使心臟起搏器不再使用電池

　當(dāng)一個病患心臟自己不能夠運行血液時，一種植入型泵可以幫助讓血液順暢流動。但是該方法有一個主要缺陷：電源很大，必須安置在體外，并且它一般要通過一根穿過腹壁的電線與泵相連——不停的刺激和潛在性感染的根源。

　　研究人員現(xiàn)已證明一臺無線心功能泵(heart pump)樣機可以完全不再需要電線了。并且不像某些無線植入物，它在一定距離范圍內(nèi)——幾厘米到一米，或者更遠——都是可靠和有效的。

　　該泵由約翰·史密斯(Josh Smith)和普拉摩德·邦德(Pramod Bonde)共同研發(fā)的，并于上月在華盛頓特區(qū)舉辦的美國人工內(nèi)臟學(xué)會(American Society for Artificial Internal Organs)年會上展出。約翰·史密斯是華盛頓大學(xué)(University of Washington)計算機科學(xué)與電子工程學(xué)副教授;普拉摩德·邦德是匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(University of Pittsburgh Medical Center)的一位心臟外科醫(yī)生。

　　多數(shù)植入醫(yī)療裝置，比如心臟起搏器(pacemaker)和去纖顫器(defibrillator)，都靠內(nèi)置電池工作。但是心功能泵和人造心臟卻需要更多電能。一種叫做阿拜克(AbioCore)的人造心臟是無線供電，但是貼在皮膚上的電能發(fā)射器必須與體內(nèi)的接收器保持一線對齊。“哪怕分離或沒有一線對齊只有幾毫米都會導(dǎo)致能量損失，”邦德說。

　　史密斯和邦德的新型無線泵通過修正電能發(fā)送和接收的方式繞過了一線對齊問題。外部電能發(fā)射器是一個金屬線圈，能發(fā)射振蕩磁場在6.78兆赫和13.56兆赫之間。調(diào)節(jié)體內(nèi)接收線圈以大約80%的效率與發(fā)射線圈頻率共振。然而，線圈之間的距離改變時，效率就會下降，除非有可能去調(diào)節(jié)電能傳輸頻率。所以，史密斯解釋道，他已經(jīng)設(shè)計出了一種反饋系統(tǒng)，可以通過自動調(diào)節(jié)電能傳輸頻率來使效率大化。

　　通過磁場而不是電場傳輸電能避免了有害加熱，但是殘余電場仍會導(dǎo)致溫度稍微上升。史密斯說，去除一些線圈盤將終把加熱降低到一個微不足道的水平。

　　新型無線電能系統(tǒng)可以讓心臟泵設(shè)計者們騰出手來進行創(chuàng)新。如果一個電能供應(yīng)裝置可以在一定距離范圍內(nèi)運行，那么就可以把它戴在背心里或者甚至安裝在屋子里。史密斯和邦德設(shè)想出一個全家式系統(tǒng)——一個人不佩戴電能供應(yīng)裝置就可以自由活動。一個小型可植入電池也可以提供半小時電量作為后備。

　　近來無線電能傳輸?shù)难芯恐饕性谔岣咝噬?，杜克大學(xué)(Duke University)電子與計算機工程學(xué)助理教授馬特·雷諾茲(Matt Reynolds)說。“通過調(diào)節(jié)運行頻率并維持共振適用于活動，”他說，“也是這項技術(shù)得到廣泛接受的關(guān)鍵。”