Những sợi dây rốn mỏng tới thân tàu có xu hướng là câu trả lời.
Những dây cáp này cần phải rất linh hoạt vì não được cố định bên trong hộp sọ mà lại 'nổi' trong chất lỏng (dịch não tủy - 'CSF') trong khoang sọ.
Khoảng cách là vài mm và dây cáp cần phải vượt qua khoảng cách này đồng thời cho phép chuyển động tương đối giữa não và hộp sọ.
Sẽ tốt hơn biết bao nếu vượt qua khoảng cách này một cách không dây – đó là điều mà các nhà nghiên cứu đang cố gắng thực hiện.
Được tiết lộ tại ISSCC, Hội nghị Ccuits thể rắn quốc tế
Tuần này là một bước đi theo hướng này, nơi phòng thí nghiệm nghiên cứu Imec đang truyền năng lượng tới bộ phận cấy ghép thần kinh thông qua CSF bằng sóng siêu âm.
Tại sao phải siêu âm?
Vì nó truyền tải năng lượng trong môi trường này hiệu quả hơn sóng điện từ.
Ở đây, công suất ở mức cao (xem phần sau), khiến Imec phải sử dụng tính năng điều khiển chùm tia ngay cả ở phạm vi ngắn này, thay vì phát sóng siêu âm trên diện rộng, để cho phép não chuyển động và những dao động bất thường của phẫu thuật khi bộ cấy được lắp đặt.
Công trình được báo cáo trong bài báo ISSCC này không phải là lần đầu tiên việc điều khiển chùm tia siêu âm được đề xuất cho ứng dụng này, nhưng nhóm nghiên cứu đã nâng hiệu suất sử dụng năng lượng lên một tầm cao mới bằng cách tái sử dụng năng lượng điều khiển mảng đầu dò áp điện của nó nhiều lần trước đó. bị tiêu tán dưới dạng nhiệt – gọi là dẫn xe 'đoạn nhiệt'.
Có 16 phần tử áp điện xếp thành một đường trên mảng (nó điều khiển theo một chiều) và để tạo thành chùm tia, những phần tử này cần được kích hoạt theo các mẫu. Vì bộ chuyển đổi áp điện về cơ bản là tụ điện, điều này có nghĩa là sạc và xả 16 điện dung với thời gian được điều khiển chính xác.
Tại bất kỳ thời điểm nào trong quá trình vận hành, điện tích sẽ cần được thêm vào một số đầu dò, trong khi ở các đầu dò khác sẽ cần phải rút điện tích ra.
Bí quyết ở đây là, vào thời điểm đó, hãy xác định các cặp đầu dò cần ở cùng trạng thái điện tích, nhưng hiện ở cách xa trạng thái điện tích đó như nhau nhưng ở các hướng ngược nhau. Nếu những thứ này được nối ngắn mạch với nhau trong thời gian ngắn, cả hai sẽ đạt được trạng thái sạc chính xác mà không cần lấy năng lượng từ đường ray điện.
Một phần trong quá trình phát triển của Imec là tạo ra thuật toán tạo chùm tia trong đó các cặp này xuất hiện rất thường xuyên, tối đa hóa khả năng tiết kiệm năng lượng và điều đó cũng giúp loại bỏ các tụ điện bên ngoài mà một số sơ đồ đoạn nhiệt yêu cầu – không gian ở mức cao.
Imec cho biết đây là một sơ đồ lượng tử hóa, chỉ sử dụng năm mức điện tích có thể, về mặt lý thuyết cho phép tái chế tới 75% năng lượng, Imec cho biết. Các nhà nghiên cứu của họ cũng đã chọn tần số siêu âm 8 MHz và bước sóng 116μm để đầu dò tập trung tốt trong khoảng thời gian ngắn. khoảng cách hoạt động.
Để tiết kiệm năng lượng hơn nữa, chính người lái xe cũng sử dụng hình thức chia sẻ điện tích tương tự.
Không xếp chồng lên nhau, IC và dãy đầu dò cùng nhau chiếm 8 x 5.3mm.
Tại sao cần tiết kiệm năng lượng và kích thước?
Liên kết siêu âm này được dự định là một phần của sơ đồ lớn hơn, với bộ phát công suất siêu âm và tất cả các thiết bị điện tử liên quan được lắp đặt trong độ dày của hộp sọ trong một lỗ ~6mm – giao tiếp của nó với thế giới bên ngoài sẽ thông qua một giây (không phải siêu âm). ) liên kết không dây qua da đầu.
Lỗ xương nhỏ giải thích sự cần thiết phải thu nhỏ, trong khi giới hạn công suất nghiêm ngặt là do cần phải giữ nhiệt độ mô cục bộ dưới 1°C.
Imec Hà Lan đã làm việc với Imec Bỉ và Đại học Delft Công nghệ.
Bài báo ISSCC 2024 6.2: 'Một Tx cấp năng lượng siêu âm với bộ truyền động đoạn nhiệt phân phối lại điện tích toàn cầu đạt được công suất 69%
giảm và góc lái chùm tia tối đa 53° cho các ứng dụng cấy ghép'.
ISSCC
Hội nghị Mạch thể rắn Quốc tế thường niên tại San Francisco là nơi trưng bày những tiến bộ về mạch điện nhằm vào IC – chúng là những công nghệ tiên tiến nhất.