“神经尘埃”无线植入式传感器可以监测大脑

研究指出,每一个“神经尘埃”无线植入式传感器都有一个压电晶体,它能将人体外部的超声波脉冲所产生的机械功率转换为电能。这60个超声波脉冲每秒所发出的能量驱动着传感器和其他电子设备。

  近日,加州大学伯克利分校的研究小组发明了一种能植入人体的“神经尘埃”,每个大约3毫米长,1毫米高,4/5毫米厚。它可以被植入大脑,或者实时监控体内神经、肌肉和器官。该神经尘埃也可植入体内、连结人体与电脑,且不需靠电线或电池供电。在应用上,不仅可即时回传身体器官健康状态,甚至可进一步用于义肢控制、癫痫治疗等方面。

“神经尘埃”无线植入式传感器可以监测大脑

“神经尘埃”无线植入式传感器目前只有3毫米长。这项新的医疗保健技术可能更具有开创性,因为科学家们正在努力将传感器缩小到微米宽,大约相当于人类头发的宽度。资料图

  研究负责人表示,体内遥测在过去一直被视为不可能,因为还没找到方法可以将极微小的东西放入身体深处。而这项研究发明仅1毫米大的感测器,如一粒沙般大,可植入生物肌肉或周围神经。

  研究指出,每一个“神经尘埃”无线植入式传感器都有一个压电晶体,它能将人体外部的超声波脉冲所产生的机械功率转换为电能。这60个超声波脉冲每秒所发出的能量驱动着传感器和其他电子设备。

  压电晶体反射一些传入的超声波脉冲。神经尘粒中的电子设备可以改变向外散射的脉冲,从而无线传输他们收集的数据。在对老鼠的实验中,研究人员发现植入腿部神经和肌肉纤维中的神经尘粒可以记录和传输电子数据。

“神经尘埃”无线植入式传感器可以监测大脑

  这些传感器目前可以被放置在周围神经系统中,这些神经贯穿我们的手臂和腿。未来,科学家们希望在中枢神经系统中使用传感器,包括大脑和脊髓。资料图

  只是目前这项技术尚未突破将尺寸缩小至50μm以下,无法用于脑部和中枢神经系统。下一步的目标为缩小感测器尺寸以便植入脑部,并可在体内运作至少10年以上。

  过去,大多植入脑中用来控制义肢的电极需要和电线连接并穿过头骨,且大多仅能运作一至两年。不过更新、更小的神经尘技术,可让无线感应器永久被置入在头骨中,减少电极可能引发的感染和不必要的操作。

  研究人员现在正在研究进一步小型化这个尘粒,发现更多的生物相容性材料来把它们包装进来,这样它们能在身体内的时间更长,并在它们中纳入其它的传感器。

  研究人员说,未来希望能够把能量发送到整个身体并与身体各处的植入物通讯,来以不同的方式记录来自各种器官的数据,甚至报告关于肿瘤或癌症治疗的症状。

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