http://phys.org/news/2014-05-power-medical-chips-deep-body.html
May 19, 2014
一位史丹佛電機工程師發明了一種方法，以無線方式為體內深處的晶片充電，並使用這些電力運行微小的電子醫療裝置，例如心藏節律器（pacemakers）、神經刺激器（nerve stimulators）或尚未被開發出來的新感應器或小機件。
這些發現，今日在 PNAS 期刊上報導，是 Ada Poon（電機工程助理教授）多年努力的高潮，使人們不再需要龐大的電池與笨拙的充電系統，這些都使醫療裝置更廣泛的使用受到阻礙。
這項技術能提供前往新型態醫療的途徑，那允許醫師以電子裝置而非藥物來治療疾病。
"我們需要使這些裝置盡可能的縮小，以便更易植入體內身處，並創造新方法來治療疾病與緩解疼痛，" Poon 說。
這篇描述 Poon 的團隊如何建立一個比一粒米還小的電子裝置，其功能為節律器。在體外，只要在裝置上方手持一個信用卡大小的電力來源，就能以無線方式供電或充電。
這項發現的核心是一項工程突破，那創造出一種新型無線電力傳輸器，使用與手機大致相同的電力，就能安全的穿透到體內深處。如 Poon 在她的文章中所寫的：一個獨立、測試手機的實驗室發現，她的系統低於人類的安全暴露值。
她的實驗室在一頭豬身上測試這種無線充電系統，並使用它為一隻兔子體內的節律器充電。她目前正準備在人身上測試該系統。在這樣的測試被認可且證明成功之前，還要花數年的時間才能達到商業化醫療裝置在安全性與效率上的要求。
Poon 相信這項發現將孕育出新一代的可程式化微型植入物 -- 位於人體深處，能夠監控生命機能的感應器；在腦中改變神經訊號的電刺激器；將藥物直接施用在受影響區域的藥物傳遞系統。
藥物治療之外的選擇
William Newsome（史丹佛神經科學研究所所長）表示，Poon 的研究創造出發展「電藥（electroceutical，電子藥物，電子療法，譯註：相對於藥物，pharmaceutical）」治療的可能性，能成為藥物治療以外的選擇。
Newsome（並未涉及 Poon 的實驗，但對於她的研究很熟稔）表示，這樣的療法對於某些失調來說比藥物更有效，因為採用電藥方法可將裝置植入到特定腦部迴路附近，直接調控其活性。藥物，相較之下，作用在整個腦部。
"為了讓電藥更實用，裝置必須要微型化，而且還要找到在腦部深處以無線方式供電的方法，離表面數公分，" Newsome 說，史丹佛 Harman Family Provostial 神經生物學教授，並補充："Poon 實驗室解決了安全供電給可植入微型裝置的一大難題，並為這領域的新發明鋪路。"
如何運作？
這篇文章描述一個跨學門研究團隊的研究，成員包括 Poon 實驗室內的電機工程畢業生 John Ho 與 Alexander Yeh，訪問學者 Yuji Tanabe，以及史丹佛大學醫學中心心臟胸腔外科副教授 Ramin Beygui, M.D.
這項發現的關鍵涉及一種在體內控制電磁波的新方法。電磁波瀰漫宇宙，我們每一天都在用它們：當我們從巨大的無線電塔台廣播訊號時，當我們利用微波爐烹飪時；或使用洗臉盆旁，在特殊充電座上以無線方式進行充電的電動牙刷時。
在 Poon 的發現之前，日常所用的電磁波可以明確區分為二種主要類型，稱為遠場波（far-field waves）與近場波（near-field waves）。
遠場波，如同這些來自無線電台的廣播，能傳播到很遠的距離。但當它們遇到生物組織時，它們不是無害的從身上被反射出來，就是被皮膚吸收成為熱。無論如何，遠場電磁波已被忽略，不再成為醫療裝置的無線電力來源。
近場波能安全用於無線電力系統。某些當前的醫療裝置，例如聽覺植入物，使用近場技術。不過它們的限制一如其名所示：它們只能在短距離內傳輸電力，那傾向將那樣的裝置置於皮膚附近，並限制它們在體內深處的應用。
Poon 所做的是混合近場波的安全性與遠場波的範圍。她利用一個簡單的事實辦到這件事：當波與不同材料（例如空氣、水、生物組織）接觸時，波的傳播也會不同。
例如，當你將耳朵放在鐵軌上時，你能在火車本身抵達之前就聽見車輪的振動，因為當波通過金屬時它們能比通過空氣傳的更快、更遠。
將這個原理銘記在心，Poon 設計出一種電力來源，那能產生一種特殊的近場波。當這種特別的波從空氣移動到皮膚時，它改變了特性，使它能夠傳播 -- 就如同聲波透過鐵軌傳播。
她稱這種新方法為中場無線傳輸器（mid-field wireless transfer）。
在 PNAS 的實驗中，Poon 使用她改造過的傳輸系統將電力直接送到微小的醫療植入物中。不過那也有可能在微型植入物上建立微小的電池，然後利用這種修改過的系統以無線方式為這些電池充電。以今日技術來說，那是不可能的事。
"透過這種方法，我們能安全的將電力傳給心或腦等器官內的微小植入物，範圍比目前的近場系統還要更遠，" Ho 表示，Poon 實驗室的畢業生，本論文的共同作者。
※ 相關報導：
＊ Wireless power transfer to deep-tissue microimplants
http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1403002111
John S. Ho, Alexander J. Yeh, Evgenios Neofytou,＊ 測量複合材料的光速
Sanghoek Kim, Yuji Tanabe, Bhagat Patlolla,
Ramin E. Beygui, and Ada S. Y. Poon.
PNAS May 19, 2014
doi: 10.1073/pnas.1403002111
＊ 新自旋電池利用磁場充電
＊ 隱形遮蔽物或能對抗地震
＊ 霍金：「黑洞不存在」
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