تميل الكابلات السرية الرفيعة إلى المجذاف إلى أن تكون الحل.
يجب أن تكون هذه الكابلات مرنة للغاية حيث أن الدماغ مثبت داخل الجمجمة، بل "يطفو" في السائل (السائل النخاعي - "CSF") داخل تجويف الجمجمة.
تبلغ الفجوة بضعة ملليمترات ويحتاج الكابل إلى عبور هذه المسافة مع السماح بالحركة النسبية بين الدماغ والجمجمة.
ما هو الأفضل لعبور هذه الفجوة لاسلكيًا – وهو ما يحاول الباحثون القيام به.
تم الكشف عنها في ISSCC، المؤتمر الدولي لمنظمات الحالة الصلبة
كان هذا الأسبوع خطوة في هذا الاتجاه، حيث يقوم مختبر الأبحاث Imec بإرسال الطاقة إلى الغرسة العصبية من خلال السائل الدماغي الشوكي باستخدام الموجات فوق الصوتية.
لماذا الموجات فوق الصوتية؟
لأنه ينقل الطاقة في هذه البيئة بكفاءة أكبر من الموجات الكهرومغناطيسية.
تعتبر الطاقة أعلى من قيمتها هنا (انظر لاحقًا)، مما جعل شركة Imec تستخدم توجيه الشعاع حتى في هذا المدى القصير، بدلاً من بث نطاق واسع من الموجات فوق الصوتية، للسماح بحركة الدماغ وتقلبات الجراحة عند تثبيت الغرسة.
هذا العمل المذكور في ورقة ISSCC هذه ليس المرة الأولى التي يتم فيها اقتراح توجيه شعاع الموجات فوق الصوتية لهذا التطبيق، ولكن فريق البحث قد نقل كفاءة الطاقة إلى المستوى التالي من خلال إعادة استخدام الطاقة التي تحرك مجموعة محولات الطاقة الكهرضغطية عدة مرات قبل ذلك. يتبدد على شكل حرارة - وهو ما يسمى بالقيادة "الكاظمية".
هناك 16 عنصرًا كهرضغطيًا في خط على المصفوفة (تتجه في بُعد واحد)، ولتشكيل شعاع، يجب تنشيط هذه العناصر في أنماط. نظرًا لأن محولات الطاقة الكهرضغطية هي في الأساس مكثفات، فهذا يعني شحن وتفريغ 16 سعة بتوقيت يتم التحكم فيه بدقة.
في أي لحظة أثناء التشغيل، يجب إضافة الشحنة إلى بعض محولات الطاقة، بينما يجب سحبها من البعض الآخر.
الحيلة هنا، في تلك اللحظة، هي تحديد أزواج محولات الطاقة التي يجب أن تكون في نفس حالة الشحن، ولكنها حاليًا بعيدة بنفس القدر عن حالة الشحن هذه، ولكن في اتجاهين متعاكسين. إذا تم قصرهما معًا لفترة وجيزة، فسوف يصل كلاهما إلى حالة الشحن الصحيحة، دون سحب الطاقة من قضبان الطاقة.
كان جزء من تطوير شركة Imec هو إنشاء خوارزمية لتشكيل الشعاع حيث تحدث هذه الأزواج بشكل متكرر للغاية، مما يزيد من توفير الطاقة إلى الحد الأقصى، كما يلغي المكثفات الخارجية التي تتطلبها بعض المخططات الكاظمة للحرارة - المساحة في أعلى مستوياتها.
إنه مخطط كمي، يستخدم خمسة مستويات شحن محتملة فقط، والذي يسمح نظريًا بإعادة تدوير ما يصل إلى 75٪ من الطاقة، كما قال Imec، الذي اختار باحثوه أيضًا ترددًا فوق صوتيًا يبلغ 8 ميجا هرتز و116 ميكرومترًا لمحولات الطاقة للتركيز بشكل جيد عبر المدى القصير. مسافة التشغيل.
لتوفير المزيد من الطاقة، يستخدم السائقون أنفسهم شكلاً مشابهًا لتقاسم الشحن.
بدون التراص، تشغل IC ومصفوفة محول الطاقة معًا 8 × 5.3 مم.
لماذا الحاجة إلى توفير الطاقة والحجم؟
يهدف هذا الارتباط بالموجات فوق الصوتية إلى أن يكون جزءًا من مخطط أكبر، حيث يتم تثبيت جهاز إرسال الطاقة بالموجات فوق الصوتية وجميع الأجهزة الإلكترونية المرتبطة به داخل سمك الجمجمة في ثقب يصل إلى 6 مم تقريبًا - وسيتم اتصاله بالعالم الخارجي عبر ثانية (غير فوق صوتية) ) وصلة لاسلكية من خلال فروة الرأس.
يفسر ثقب العظم الصغير الحاجة إلى التصغير، في حين أن الحد الصارم للطاقة يرجع إلى الحاجة إلى الحفاظ على تسخين الأنسجة المحلية أقل من 1 درجة مئوية.
عملت شركة Imec Holland مع شركة Imec Belgium وجامعة دلفت تكنولوجيا.
ورقة ISSCC 2024 6.2: "جهاز Tx يعمل بالموجات فوق الصوتية مع محرك عالمي ثابت الحرارة لإعادة توزيع الشحن يحقق طاقة بنسبة 69%"
تخفيض وزاوية توجيه شعاع قصوى تبلغ 53 درجة للتطبيقات القابلة للزرع.
ISSCC
يعد المؤتمر الدولي السنوي لدوائر الحالة الصلبة في سان فرانسيسكو بمثابة نافذة العرض العالمية لتطورات الدوائر التي تستهدف الدوائر المتكاملة - فهي أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا.