麻省理工学院研发的可注射天线使医疗植入物无需电池

外科医生准备好手术刀，检查器械；一切就绪，准备植入心脏起搏器。但今天，情况有所不同：他没有使用全套手术器械，而是拿起一根针。一根普通的针。他用针尖吸取一粒看起来像沙子的颗粒，然后将其注入患者的胸腔。三秒钟。完成。起搏器开始供电，心脏规律跳动，无需每五年更换一次电池。也不会留下切口疤痕。研究人员 MIT媒体实验室 创建 一种200微米的可注入天线 它像药物一样给药，并为深度植入的设备提供动力。

它以低频率运行，以避免组织过热，并且产生的能量是同等尺寸的传统天线的 100.000 万倍。

工厂电池问题

如今的医疗植入物有两种供电方式。 第一 提供 一根几厘米长的电池，通过手术植入体内。每隔 5-10 年就必须进行一次新的干预措施。 第二 它使用一个厘米大小的磁线圈，放置在皮肤下以收集无线能量。 问题在于？这些微型线圈只能在高频下工作，而高频线圈只能在高频下工作。 它们会使组织过热。 限制可安全输送的功率。

“超过这个限度，就会开始损害细胞，”他解释说。 Baju Joy该研究组的博士生 纳米控制论生物之旅 来自麻省理工学院。

可注入式天线的工作原理

L“由德布利娜·萨卡尔团队开发的天线 麻省理工学院利用一项新技术，通过在低频（109 kHz）下运行，解决了过热问题。该设备结合了 磁致伸缩层¹ 它暴露于磁场中时会发生形变， 压电层 它能将机械形变转化为电荷。当施加交变磁场时，磁致伸缩层中的磁畴会使其发生形变，就像强磁铁作用于金属织物一样。磁致伸缩层中的机械张力会通过其上下电极在压电层中产生电荷。

太复杂了？我再试一次。 这种天线包含一个在磁场作用下会像织物一样运动的层，以及一个能将这种运动转化为电能的层。当磁场发生变化时，运动层也会带动电场变化，因此天线可以在不发热的情况下产生能量。更妙的是？

Lo 发表在IEEE天线与传播学报上的研究 2025 年 10 月的成果表明，如何克服作者们自己提出的技术挑战：

“开发一种能够在低频段高效工作的超小型天线（小于 500 微米）是一项复杂的工作。”

除心脏起搏器以外的应用

激活可注射天线的磁场由一种类似于无线智能手机充电器的装置提供，该装置足够小，可以像粘性贴片一样贴在皮肤上，或者放在靠近皮肤表面的口袋里。天线可以采用与微芯片相同的技术制造，这使得 易于与现有电子设备集成.

“这些电子元件和电极可以做得比天线本身小得多，并且会在纳米制造过程中集成到天线中，”乔伊解释说。

这些技术的应用范围远不止于心脏起搏器和用于治疗癫痫和帕金森病的神经调节器。一个特别有趣的例子是： 持续血糖监测目前已有用于检测葡萄糖的光学传感器电路，但如果能有一种可以无创集成到体内的无线电力源，该过程将大大受益。“这只是一个例子，”乔伊说道。

“我们可以采用所有这些采用相同制造方法开发的其他技术，并轻松地将它们集成到天线中。”

天线的生产可以是 容易攀爬 多个天线可以植入体内，用于治疗大面积的身体区域。这为分布式传感器网络或复杂的治疗系统开辟了新的可能性，而这些系统在目前需要多次外科手术才能实现。

医疗无线充电市场

Il 植入式医疗器械无线电力系统市场 它正蓬勃发展。2025年估值达1,5亿美元，预计到2033年将达到5亿美元，复合年增长率达15%。像……这样的公司 美敦力公司, 雅培公司, 波士顿科学公司 以及一些专业创业公司，例如 努电流 e 共振链接医疗 正在开发集成系统的产品 无线能量传输.

可注射天线：何时才能惠及患者？

老师 德布利娜·萨卡小组组长 纳米控制论生物之旅 该研究的资深作者强调了这一点。

“我们的技术有可能为微创生物电子设备开辟一条新途径，这些设备能够在人体深处进行无线操作。”

这项工作利用了 50 年来对晶体管和电子器件小型化的研究成果，现在将其应用于供电系统的问题。

迈向临床应用之路仍需…… 长期生物相容性测试此外，还需要在实际场景中验证能源效率，并获得FDA和EMA等监管机构的批准。但所有先决条件都已具备：一项行之有效的技术、得益于成熟的纳米制造工艺而实现的低生产成本，以及一个寻求解决实际问题的不断增长的市场。

取代手术刀的针头。无需电池的微小颗粒。有时，医学的未来就蕴藏在那些改变一切的微小事物之中。

请注意：

1. “磁致伸缩”一词指的是一种称为磁致伸缩的物理现象，它表示材料（通常是金属和铁磁性材料）在磁场作用下长度或形变的变化。 ↩︎