科技日报记者 刘霞 麻省理工学院媒体实验室的研究团队开发出一种只有沙粒大小的可注射天线，可为植入人体深层组织的医疗设备提供无线电源，例如用于心脏病患者的起搏器、用于癫痫或帕金森病患者的神经调节器。相关研究成果发表在《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》十月号上。研究团队表示，这种微型天线不需要电池，可以通过针头植入体内，从而避免重大外科手术。这是深层组织植入装置小型化的一个重要突破。 目前，植入组织的深层设备通常依靠两种供电方式：一是使用几厘米长的电池，需要定期更换；二是使用几厘米长的电池供电，需要定期更换。另一种是植入厘米级电磁波磁线圈以无线方式获取电力。然而，线圈供电方式只能在高频条件下有效工作，这会导致组织升温，限制亚毫米级装置的安全供电能力。研究小组表示，当尺寸超过限制时，这些装置会损害人体细胞。因此，开发尺寸小于500微米、能够在低频下高效工作的天线已成为一项技术挑战。这次，该团队开发了一种新型天线，尺寸仅为200微米，可以在109千赫兹的低频下工作。其基本技术在于磁致伸缩薄膜和压电薄膜的组合结构：当施加外部磁场时，磁致伸缩薄膜发生变形，压电薄膜将这种变形转化为电荷。测试结果表明，与相同尺寸的依赖金属线圈且工作在千兆赫级的植入式天线相比，tz频段，新型天线的输出功率提高了4到5个数量级。据该团队介绍，激活天线所需的磁场是由类似于无线手机充电器的设备提供的。它很小，可以用作皮肤贴片或放在浅口袋中。此外，由于天线采用与微芯片相同的工艺制造，因此很容易集成到现有的微电子系统中。此外，这种天线制造工艺易于扩展，可以同时注射多个天线和植入物来治疗更大范围的病变。除了起搏器和神经调节器之外，该天线还可用于体内葡萄糖传感等领域。现有的光学葡萄糖传感电路已经比较成熟，与这种无线供电技术相结合，将极大地促进非侵入式在体内的集成和应用。