Kabel umbilical nipis ke scull cenderung menjadi jawapannya.
Kabel ini perlu sangat fleksibel kerana otak dipasang di dalam tengkorak, tetapi sebaliknya 'terapung' dalam cecair (cecair serebrospinal - 'CSF') dalam rongga tengkorak.
Jurang adalah beberapa milimeter dan kabel perlu menyeberangi ini sambil membenarkan pergerakan relatif antara otak dan tengkorak.
Betapa lebih baik untuk menyeberangi jurang ini secara wayarles - itulah yang cuba dilakukan oleh penyelidik.
Didedahkan di ISSCC, International Solid-State Ccuits Converence
minggu ini adalah satu langkah ke arah ini, di mana makmal penyelidikan Imec memancarkan kuasa kepada implan saraf melalui CSF menggunakan ultrasound.
Mengapa ultrasound?
Kerana ia memindahkan kuasa dalam persekitaran ini dengan lebih cekap daripada gelombang elektromagnet.
Kuasa berada pada tahap premium di sini (lihat kemudian), menyebabkan Imec menggunakan stereng rasuk walaupun pada jarak pendek ini, dan bukannya menyiarkan penyebaran ultrasound yang luas, untuk membolehkan pergerakan otak dan keanehan pembedahan apabila implan dipasang.
Kerja yang dilaporkan dalam kertas ISSCC ini bukanlah kali pertama stereng pancaran ultrasound dicadangkan untuk aplikasi ini, tetapi pasukan penyelidik telah meningkatkan kecekapan kuasa ke tahap seterusnya dengan menggunakan semula kuasa yang memacu tatasusunan transduser piezoelektriknya berkali-kali sebelum itu. dilesapkan sebagai haba – yang dipanggil pemanduan 'adiabatik'.
Terdapat 16 elemen piezoelektrik dalam satu baris pada tatasusunan (ia mengemudi dalam satu dimensi), dan untuk membentuk rasuk ini perlu diaktifkan dalam corak. Memandangkan transduser piezoelektrik pada asasnya ialah kapasitor, ini bermakna mengecas dan menyahcas 16 kapasitans dengan pemasaan yang dikawal dengan tepat.
Pada bila-bila masa semasa operasi, caj perlu ditambah pada beberapa transduser, manakala daripada yang lain ia perlu ditarik balik.
Caranya di sini ialah, buat masa itu, untuk mengenal pasti pasangan transduser yang perlu berada pada keadaan cas yang sama, tetapi pada masa ini sama jauh dari keadaan cas itu, tetapi dalam arah yang bertentangan. Jika ini dipendekkan secara ringkas bersama-sama, kedua-duanya akan mencapai keadaan cas yang betul, tanpa menarik tenaga daripada rel kuasa.
Sebahagian daripada pembangunan Imec adalah untuk mencipta algoritma membentuk rasuk di mana pasangan ini berlaku sangat kerap, memaksimumkan penjimatan tenaga, dan itu juga menghapuskan kapasitor luaran yang diperlukan oleh sesetengah skim adiabatik – ruang adalah pada harga yang premium.
Ia adalah skim terkuantis, menggunakan hanya lima tahap cas yang mungkin, yang secara teorinya membenarkan sehingga 75% tenaga boleh dikitar semula, kata Imec, yang penyelidiknya turut memilih dan frekuensi ultrasonik 8MHz dan 116μm pic untuk transduser memfokus dengan baik merentasi jarak pendek. jarak operasi.
Untuk menjimatkan lebih banyak tenaga, pemandu sendiri menggunakan bentuk perkongsian caj yang serupa.
Tanpa susun, IC dan tatasusunan transduser bersama-sama menduduki 8 x 5.3mm.
Mengapa perlu menjimatkan kuasa dan saiz?
Pautan ultrasonik ini bertujuan untuk menjadi sebahagian daripada skema yang lebih besar, dengan pemancar kuasa ultrasonik dan semua elektronik yang berkaitan dipasang dalam ketebalan tengkorak dalam lubang ~6mm - komunikasinya ke dunia luar akan melalui satu saat (bukan ultrasonik ) pautan tanpa wayar melalui kulit kepala.
Lubang tulang kecil menjelaskan keperluan untuk pengecilan, manakala had kuasa yang ketat adalah disebabkan keperluan untuk mengekalkan pemanasan tisu tempatan di bawah 1°C.
Imec Netherlands bekerja dengan Imec Belgium dan Universiti Delft Teknologi.
ISSCC 2024 kertas 6.2: 'Tx berkuasa ultrabunyi dengan pemacu adiabatik pengedaran semula cas global yang mencapai kuasa 69%
pengurangan dan sudut stereng rasuk maksimum 53° untuk aplikasi boleh implan'.
ISSCC
Persidangan Litar Keadaan Pepejal Antarabangsa tahunan di San Francisco ialah tingkap kedai dunia untuk kemajuan litar yang bertujuan untuk IC – ia adalah yang terkini.