波束控制超声波，用于医疗植入物提供无线电源

来源：半导体芯科技编译

比利时研究实验室imec开发了一种新技术，用于使用超声波对医疗植入物进行无线电力波束的控制。

由imec和代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）开发的无线电源概念验证，其功耗不到其他系统的一半，而且占地面积小，这对于大脑植入物尤为重要。

该CMOS设计是作为 "地平线2020神经元内联网 "（Horizon 2020 Intranet of Neurons）项目的一部分开发的，并于本周在美国举行的国际固态威廉希尔官方网站 会议（IEEE ISSCC 2024）上首次展示。该传感器尺寸为 0.75mm×1.88mm，集成在尺寸为 8 mm x 5.3 mm 的 PCB 上。这样可以实现精确的波束控制（最大 53 度角），功耗降低 69%。

研究人员使用了一种基于全局电荷再分配（GCR）概念的新型绝热驱动技术。它利用超声波换能器阵列本身的寄生电容器并回收电荷，无需外部电容器，从而实现更紧凑的设计。

该芯片内置 65nm CMOS，完全集成了 116μm×116μm 驱动单元，与传统的 D 类驱动相比，可节省 69% 的功耗。这种设计使其成为最先进系统中体积最小、功耗最低的超声波绝热驱动单元。

对于医疗用途来说，大角度 （>45°） 的波束控制至关重要，这样可以最大限度地提供功率，并补偿手术和呼吸过程中发生的脑部微动和任何错位。

随着波束转向控制器的引入，imec的GCR方案可实现高达53度的波束转向。

“虽然许多神经植入技术目前在传感和刺激方面取得了重大进展，但作为植入体重要组成部分之一的无线接口仍有很大的改进空间，尤其是在电源效率和外形尺寸方面，”imec科学总监Yao-Hong Liu说。

“为了弥合这一差距，充分释放神经植入物的潜力，我们正在利用我们独特的无线、电源和遥测技术，开发为小型化植入物量身定制的微创无线系统，其应用范围超出了皮质内神经植入物。”

审核编辑 黄宇