波束控制超聲波，用于醫(yī)療植入物提供無線電源

來源：半導(dǎo)體芯科技編譯

比利時研究實驗室imec開發(fā)了一種新技術(shù)，用于使用超聲波對醫(yī)療植入物進行無線電力波束的控制。

由imec和代爾夫特理工大學(xué)（Delft University of Technology）開發(fā)的無線電源概念驗證，其功耗不到其他系統(tǒng)的一半，而且占地面積小，這對于大腦植入物尤為重要。

該CMOS設(shè)計是作為 "地平線2020神經(jīng)元內(nèi)聯(lián)網(wǎng) "（Horizon 2020 Intranet of Neurons）項目的一部分開發(fā)的，并于本周在美國舉行的國際固態(tài)電路會議（IEEE ISSCC 2024）上首次展示。該傳感器尺寸為 0.75mm×1.88mm，集成在尺寸為 8 mm x 5.3 mm 的 PCB 上。這樣可以實現(xiàn)精確的波束控制（最大 53 度角），功耗降低 69%。

研究人員使用了一種基于全局電荷再分配（GCR）概念的新型絕熱驅(qū)動技術(shù)。它利用超聲波換能器陣列本身的寄生電容器并回收電荷，無需外部電容器，從而實現(xiàn)更緊湊的設(shè)計。

該芯片內(nèi)置 65nm CMOS，完全集成了 116μm×116μm 驅(qū)動單元，與傳統(tǒng)的 D 類驅(qū)動相比，可節(jié)省 69% 的功耗。這種設(shè)計使其成為最先進系統(tǒng)中體積最小、功耗最低的超聲波絕熱驅(qū)動單元。

對于醫(yī)療用途來說，大角度 （>45°） 的波束控制至關(guān)重要，這樣可以最大限度地提供功率，并補償手術(shù)和呼吸過程中發(fā)生的腦部微動和任何錯位。

隨著波束轉(zhuǎn)向控制器的引入，imec的GCR方案可實現(xiàn)高達53度的波束轉(zhuǎn)向。

“雖然許多神經(jīng)植入技術(shù)目前在傳感和刺激方面取得了重大進展，但作為植入體重要組成部分之一的無線接口仍有很大的改進空間，尤其是在電源效率和外形尺寸方面，”imec科學(xué)總監(jiān)Yao-Hong Liu說。

“為了彌合這一差距，充分釋放神經(jīng)植入物的潛力，我們正在利用我們獨特的無線、電源和遙測技術(shù)，開發(fā)為小型化植入物量身定制的微創(chuàng)無線系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍超出了皮質(zhì)內(nèi)神經(jīng)植入物?！?/p>

審核編輯 黃宇