스컬에 연결된 얇은 탯줄이 답이 되는 경향이 있습니다.
이러한 케이블은 뇌가 두개골 내에 고정되어 있기 때문에 매우 유연해야 하지만 두개골 구멍 내 액체(뇌척수액 – 'CSF')에 '떠' 있습니다.
간격은 몇 밀리미터이며 케이블은 뇌와 두개골 사이의 상대적인 움직임을 허용하면서 이를 통과해야 합니다.
이 격차를 무선으로 극복하는 것이 얼마나 더 나은가? 이것이 바로 연구자들이 시도하고 있는 일입니다.
국제 고체 상태 Ccuits 컨퍼런스인 ISSCC에서 공개되었습니다.
이번주는 Imec 연구소가 초음파를 사용하여 CSF를 통해 신경 임플란트에 전력을 공급하는 이러한 방향으로 나아가는 단계였습니다.
왜 초음파인가?
이 환경에서 전자파보다 더 효율적으로 전력을 전달하기 때문입니다.
여기에서는 전력이 매우 중요하므로(나중에 참조) Imec은 임플란트가 설치될 때 뇌의 움직임과 수술의 모호함을 허용하기 위해 광범위한 초음파를 방송하는 대신 이 짧은 범위에서도 빔 조정을 사용합니다.
본 ISSCC 논문에 보고된 이 연구는 이 애플리케이션을 위해 초음파 빔 조향이 제안된 것이 처음은 아니지만, 연구팀은 이전에 압전 변환기 어레이를 구동하는 전력을 여러 번 재사용하여 전력 효율성을 한 단계 끌어올렸습니다. 열로 소산됩니다. 소위 '단열' 구동이라고 합니다.
어레이의 라인에는 16개의 압전 요소가 있으며(16차원으로 조정됨) 빔을 형성하려면 이러한 요소를 패턴으로 활성화해야 합니다. 압전 변환기는 본질적으로 커패시터이므로 정확하게 제어되는 타이밍으로 XNUMX개의 정전 용량을 충전 및 방전하는 것을 의미합니다.
작동 중 언제든지 일부 변환기에 전하를 추가해야 하고 다른 변환기에서는 충전을 취소해야 합니다.
그 순간의 비결은 동일한 충전 상태에 있어야 하지만 현재는 해당 충전 상태에서 동일하게 멀리 떨어져 있지만 반대 방향인 변환기 쌍을 식별하는 것입니다. 이들을 잠시 동안 단락시키면 전원 레일에서 에너지를 끌어오지 않고도 둘 다 올바른 충전 상태를 얻을 수 있습니다.
Imec 개발의 일부는 이러한 쌍이 매우 자주 발생하는 빔 형성 알고리즘을 만들어 에너지 절약을 극대화하고 일부 단열 방식에 필요한 외부 커패시터를 제거하는 것이었습니다. 공간이 중요하기 때문입니다.
이는 이론적으로 최대 75%의 에너지를 재활용할 수 있는 가능한 8개의 전하 수준만 사용하는 양자화된 방식이라고 Imec은 말했습니다. Imec의 연구자들은 변환기가 단거리에 걸쳐 잘 집중할 수 있도록 116MHz 및 XNUMXμm 피치의 초음파 주파수를 선택했습니다. 작동 거리.
더 많은 에너지를 절약하기 위해 운전자 스스로도 유사한 형태의 충전 공유를 사용합니다.
적층하지 않으면 IC와 변환기 어레이가 함께 8 x 5.3mm를 차지합니다.
전력과 크기를 절약해야 하는 이유는 무엇입니까?
이 초음파 링크는 ~6mm 구멍의 두개골 두께 내에 설치된 초음파 전력 송신기 및 모든 관련 전자 장치를 갖춘 더 큰 계획의 일부로 만들어졌습니다. 외부 세계와의 통신은 두 번째(초음파가 아닌)를 통해 이루어집니다. ) 두피를 통한 무선 연결.
작은 뼈 구멍은 소형화의 필요성을 설명하는 반면, 엄격한 전력 제한은 국소 조직 가열을 1°C 미만으로 유지해야 하기 때문입니다.
Imec 네덜란드는 Imec 벨기에 및 델프트 대학교와 협력했습니다. Technology.
ISSCC 2024 논문 6.2: '69% 전력을 달성하는 글로벌 전하 재분배 단열 드라이브를 갖춘 초음파 구동 Tx
이식형 애플리케이션의 경우 감소 및 최대 53° 빔 조향 각도'를 제공합니다.
ISCC
샌프란시스코에서 매년 개최되는 국제 고체 회로 컨퍼런스는 IC를 겨냥한 회로 발전을 위한 세계 최고의 쇼핑 창구입니다. IC는 최첨단 기술입니다.