De fins câbles ombilicaux jusqu'au crâne ont tendance à être la réponse.
Ces câbles doivent être très flexibles car le cerveau est fixé dans le crâne, mais plutôt « flotte » dans le liquide (liquide céphalo-rachidien – « LCR ») à l'intérieur de la cavité crânienne.
L'écart est de quelques millimètres et le câble doit le traverser tout en permettant un mouvement relatif entre le cerveau et le crâne.
Il serait préférable de combler cet écart sans fil – et c’est ce que tentent de faire les chercheurs.
Révélé à l'ISSCC, la conférence internationale sur les circuits imprimés à semi-conducteurs
Cette semaine a été un pas dans cette direction, le laboratoire de recherche Imec transmettant de l'énergie à un implant neuronal via le LCR à l'aide d'ultrasons.
Pourquoi l'échographie ?
Parce qu’il transfère l’énergie dans cet environnement plus efficacement que les ondes électromagnétiques.
La puissance est ici primordiale (voir plus loin), ce qui oblige Imec à utiliser le guidage du faisceau même à cette courte portée, plutôt que de diffuser une large diffusion d'ultrasons, pour permettre les mouvements du cerveau et les aléas de la chirurgie lors de l'installation de l'implant.
Ce travail rapporté dans cet article de l'ISSCC n'est pas la première fois que l'orientation du faisceau ultrasonore est proposée pour cette application, mais l'équipe de recherche a porté l'efficacité énergétique à un niveau supérieur en réutilisant la puissance qui alimente son réseau de transducteurs piézoélectriques à plusieurs reprises avant de le faire. est dissipée sous forme de chaleur – ce qu'on appelle la conduite « adiabatique ».
Il y a 16 éléments piézoélectriques alignés sur le réseau (il oriente dans une dimension), et pour former un faisceau, ceux-ci doivent être activés selon des motifs. Comme les transducteurs piézoélectriques sont essentiellement des condensateurs, cela signifie charger et décharger 16 capacités avec une synchronisation contrôlée avec précision.
À tout moment pendant le fonctionnement, une charge devra être ajoutée à certains transducteurs, tandis qu'une charge devra être retirée à d'autres.
L’astuce ici est, pour le moment, d’identifier des paires de transducteurs qui doivent être dans le même état de charge, mais qui sont actuellement également éloignés de cet état de charge, mais dans des directions opposées. Si ceux-ci sont brièvement court-circuités, ils atteindront tous deux l'état de charge correct, sans tirer d'énergie des rails d'alimentation.
Une partie du développement d'Imec a consisté à créer un algorithme de formation de faisceaux dans lequel ces paires se produisent très fréquemment, maximisant les économies d'énergie et éliminant également les condensateurs externes requis par certains schémas adiabatiques – l'espace étant limité.
Il s'agit d'un système quantifié, utilisant seulement cinq niveaux de charge possibles, qui permet théoriquement de recycler jusqu'à 75 % de l'énergie, a déclaré Imec, dont les chercheurs ont également choisi une fréquence ultrasonique de 8 MHz et un pas de 116 μm pour que les transducteurs se concentrent bien sur le court terme. distance de fonctionnement.
Pour économiser encore plus d’énergie, les conducteurs eux-mêmes utilisent une forme similaire de partage des charges.
Sans empilage, le circuit intégré et le réseau de transducteurs occupent ensemble 8 x 5.3 mm.
Pourquoi faut-il économiser de l’énergie et de la taille ?
Cette liaison ultrasonique est destinée à faire partie d'un projet plus vaste, avec l'émetteur de puissance ultrasonique et toute l'électronique associée installés dans l'épaisseur du crâne dans un trou d'environ 6 mm – sa communication avec le monde extérieur se fera via un second (non ultrasonique). ) liaison sans fil à travers le cuir chevelu.
Le petit trou osseux explique la nécessité d'une miniaturisation, tandis que la limite stricte de puissance est due à la nécessité de maintenir l'échauffement local des tissus en dessous de 1°C.
Imec Pays-Bas a travaillé avec Imec Belgique et l'Université de Delft Technologie.
Article ISSCC 2024 6.2 : « Un émetteur alimenté par ultrasons avec un entraînement adiabatique global de redistribution de charge atteignant 69 % de puissance.
réduction et angle de direction du faisceau maximum de 53° pour les applications implantables ».
ISSCC
La conférence annuelle internationale sur les circuits à semi-conducteurs à San Francisco est la vitrine mondiale des avancées en matière de circuits destinés aux circuits intégrés – ils sont à la pointe de la technologie.