神經肌肉系統的電刺激為科學和治療生物醫學應用帶來了希望。供應和維持長期驅動刺激所需的電力是這些應用中的基本挑戰,特別是在需要高電壓或電流時。無線系統通過近場電力傳輸提供能量,可以消除電池組或外部連接引起的復雜情況,但目前無法提供肌肉刺激等應用所需的采集電力和電壓。
在這里,亞利桑那大學Philipp Gutruf,美國西北大學Matthew C. Tresch引入了一種無源諧振器優化的功率傳輸設計,該設計克服了這些限制,在 0.2 cm2 的器件體積下實現 ±20 V 的電壓合規性和超過 300 mW 的功率,從而比以前的系統提高了 500% 的功率傳輸。
文章要點
1)研究表明,這種改進的性能可以在自由行為的動物中通過數字控制和遙測在臨床相關的電壓和電流范圍內實現多通道、雙相、電流控制操作。
2)初步慢性結果表明,植入裝置在完整大鼠和脊髓損傷大鼠中均可保持運行超過 6 周,并且能夠對脊髓和肌肉刺激產生精細控制。
參考文獻
Burton, A., Wang, Z., Song, D. et al. Fully implanted battery-free high power platform for chronic spinal and muscular functional electrical stimulation. Nat Commun 14, 7887 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-43669-2
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43669-2