比起最近發(fā)展迅猛的可穿戴設(shè)備、人工智能，現(xiàn)代可植入電子設(shè)備的發(fā)展卻一直由于信號傳輸問題停滯不前。來自伊利諾伊大學(xué)香檳分校的電氣工程師 Andrew Singer 發(fā)現(xiàn)，超聲波可高速穿過生物組織傳輸。比起最近發(fā)展迅猛的可穿戴設(shè)備、人工智能，現(xiàn)代可植入電子設(shè)備的發(fā)展卻一直由于信號傳輸問題停滯不前。大多數(shù)用于醫(yī)療的植入電子設(shè)備通過無線電頻率傳輸數(shù)據(jù)緩慢的低于每秒 50kbs。按照這個速度，醫(yī)生傳輸數(shù)據(jù)和更新設(shè)備都需要很長時間。
來自伊利諾伊大學(xué)香檳分校的電氣工程師 Andrew Singer 立志找到比無線電波更有效的傳播方式。他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，超聲波信號能夠以每秒 30mbps 的速度穿過肌肉來傳輸信號。這是已知通過生物組織傳輸信號的最高速度。對比在 Netflix 上觀看超清視頻所需要的每秒 25mbps 的傳輸速率，每秒 30mbps 的速度可以為植入設(shè)備的應(yīng)用提供很大想象空間。
從物理的角度來說，無線電波是特定頻段的電磁波，由電磁感應(yīng)產(chǎn)生。而超聲波屬于超過人耳聽覺上限的聲波，由機(jī)械振動產(chǎn)生。
目前，大多數(shù)的可植入電子設(shè)備還是通過無線電頻率來傳輸數(shù)據(jù)，最高的頻段不能超過 300 千赫茲。無線電波的本質(zhì)是波段低于 300 千赫茲的電磁波，超過這個頻段的電磁波則會變?yōu)槲⒉āＮ⒉ú粌H會干擾到附近電子設(shè)備，也會在通過被植入者的身體的過程中被人體吸收。不僅會使信號減弱，更危險的是，人體吸收微波后會升溫，就像微波爐的加熱原理。
Singer 設(shè)計了一系列實驗，用豬腰肉、牛肺來模擬信號傳輸過程中受到肌肉、脂肪、內(nèi)臟的阻礙。希望證明可以用超聲波來為植入電子設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，既保證傳輸速度，也不會受阻削減。
Singer 表示他對實驗結(jié)果非常滿意，在通過動物肌肉、脂肪和內(nèi)臟的過程中，超聲波信號不僅傳播速度快，也達(dá)到了基本無損的目標(biāo)。
針對 Singer 的實驗，專注超聲波儀器的 Stanford 的放射學(xué)家 Jeremy Dahl 提出了一些異議。在實驗中，發(fā)射器和接收器之間的距離只有 5.86 厘米。所以實驗無法證明超聲波對植入位置較深的電子設(shè)備，或離植入者較遠(yuǎn)的接收裝置的情況能夠順利完成。
此外，因為他們沒有測試含骨部位的超聲波通過效果，所以超聲波對骨骼和軟骨的通過情況也暫時不清楚。
另一個潛在的問題是，與發(fā)散傳播的無線電不同，超聲波的傳遞是沿著單一方向的，所以醫(yī)生必須要知道患者植入裝置的具體位置才能接收到信號。這在使用實際應(yīng)用場景中會帶來一定不便。
Singer 將繼續(xù)進(jìn)行動物試驗來完善。他相信，在不遠(yuǎn)的未來，通過超聲波信號傳像，醫(yī)生可以讓病人吞下攝像機(jī)后看到微型攝影機(jī)通過消化道的高清即時呈相。而已經(jīng)植入電子設(shè)備，在未來也有望可以通過超聲波信號來升級更新功能。
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