Imec推出了基于超声波的植入式设备无线供电概念验证。这一概念是在国际固态电路会议上亮相的,其尺寸仅为8毫米x5.3毫米,可实现精确的光束控制(最大53度角),功耗降低了69%。
据Imec介绍,这是目前最先进系统中尺寸最小、功耗最低的无线超声供电装置。这种电荷再分配绝热驱动器旨在解决与传统有线连接或电池相关的挑战,并有望为微创无线神经植入物的发展铺平道路。
皮质内神经记录对于理解和治疗神经系统疾病至关重要,但在供电方面面临挑战。传统的侵入式布线存在疤痕和感染等并发症的风险,而电池集成(虽然消除了布线的需要)却带来了尺寸和化学泄漏的问题。
Imec与代尔夫特理工大学合作开发了一种超声波技术,该技术无需侵入性手术或笨重的组件,便能以无线方式为神经植入物供电,成功穿越从头骨到大脑皮层的距离。
为实现这一目标,研究人员引入了一种独特的基于“全局电荷再分配”(GCR)概念的绝热驱动技术。与传统的绝热驱动方法相比,该方法利用超声换能器阵列本身的寄生电容器并回收电荷,从而无需外部电容器来重新分配电荷,使得设计更为紧凑。
该芯片采用65nm CMOS工艺制造,具有完全集成的116μm×116μm驱动单元,与传统D类驱动器相比,可节省69%的功耗。这一设计使其成为最先进系统中尺寸最小、功耗最低的超声绝热驱动单元。
对于体内应用而言,大角度(>45°)的光束转向对于最大限度地提高功率传输和补偿大脑微运动及错位(例如手术和呼吸期间发生的偏差)至关重要。Imec的GCR方案使光束转向角度高达53度。
“虽然许多神经植入技术在传感和刺激方面取得了重大进展,但无线接口作为植入物的关键组件之一,仍有很大的改进空间,特别是在功率效率和外形尺寸方面。”Imec科学总监Hong Liu解释道,“为了弥补这一差距并释放神经植入物的全部潜力,我们正在利用我们独特的无线供电和遥测技术开发专为小型植入物量身定制的微创无线系统,其应用范围不仅限于皮质内神经植入物。”
“我们渴望展示我们的技术在真实体内条件下的实际应用,以及我们在微系统集成和封装等领域不断取得的进步。同时,我们也欢迎与医疗专业人员或研究人员展开合作。”