完全植入的无电池高功率平台,用于慢性脊柱和肌肉功能电刺激

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 神经科学是一个神经科学.
• 电气工程 电气工程

背景情况:

• 神经肌肉系统的慢性电刺激具有显著的治疗潜力.
• 现有的无线电力传输系统缺乏必要的功率和电压,以满足诸如肌肉刺激等苛刻的应用.
• 电池组和外部连接对长期植入的设备构成挑战.

研究的目的:

• 开发一个优化的被动共振器,以实现高效的无线电力传输.
• 克服当前系统在为神经肌肉刺激提供高功率和电压方面的局限性.
• 为了证明在自由行为动物中慢性,受控电刺激的可行性.

主要方法:

• 设计并实施了一种被动共振器,该共振器被优化为近场功率传输.
• 在一个小的设备体积 (0.2厘米2) 中,达到高电压 (±20V) 和功率 (300mW).
• 启用了多通道,双相,电流控制的刺激与数字控制和遥测.

主要成果:

• 与以前的系统相比,电力传输效率得到了500%的改进.
• 成功地在老鼠中进行了长期的植入和设备运行超过6周.
• 在完整的和脊髓受伤的动物中展示了脊髓和肌肉刺激的精细控制.

结论:

• 优化的无线电力传输系统显著提高了慢性神经肌肉刺激的能力.
• 这项技术为科学研究和治疗干预提供了新的可能性.
• 该系统在动物模型中的可靠性和性能表明其具有临床转化潜力.