2016年，加州大學(xué)伯克利分校的工程師展示了第一臺(tái)植入式超聲神經(jīng)塵埃傳感器，這使得Fitbit式設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部神經(jīng)，肌肉或器官?，F(xiàn)在，伯克利工程師通過構(gòu)建迄今為止最小體積，最高效的無線神經(jīng)刺激器，使神經(jīng)塵埃向前邁進(jìn)了一步。

這種被稱為StimDust的設(shè)備，用于刺激神經(jīng)塵埃，為神經(jīng)塵埃增加了更復(fù)雜的電子設(shè)備，同時(shí)又不犧牲技術(shù)的微小尺寸或安全性，大大擴(kuò)展了神經(jīng)塵埃應(yīng)用的范圍。研究人員的目標(biāo)是通過微創(chuàng)手術(shù)將StimDust植入體內(nèi)，以實(shí)時(shí)，針對(duì)患者的方法監(jiān)測(cè)和治療疾病。StimDust的體積僅為6.5立方毫米，并通過超聲波無線供電，然后該設(shè)備用于以82%的效率為神經(jīng)刺激提供動(dòng)力。

“StimDust是我們所知道的最小的深層組織刺激器，它能夠刺激周圍神經(jīng)系統(tǒng)中幾乎所有主要的治療目標(biāo)，”Rikky Muller說，他是該工作的聯(lián)合負(fù)責(zé)人，也是電氣工程和計(jì)算機(jī)的助理教授。伯克利的科學(xué)。“這種裝置代表了我們的愿景，即擁有可以微創(chuàng)方式植入的微小裝置來調(diào)節(jié)或刺激周圍神經(jīng)系統(tǒng)，這已被證明可有效治療多種疾病。”

該研究將于4月10日在圣地亞哥舉行的IEEE定制集成電路會(huì)議上公布。該研究小組由神經(jīng)塵埃的發(fā)明者之一，伯克利電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授Michel Maharbiz共同領(lǐng)導(dǎo)。

由伯哈利電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授，海倫威爾斯神經(jīng)科學(xué)研究所的成員Maharbiz和Jose Carmena領(lǐng)導(dǎo)的伯克利神經(jīng)塵埃的創(chuàng)造，為通過微小的大腦和周圍神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行無線通信打開了大門。由超聲波供電的體內(nèi)可植入裝置。世界各地的工程團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在使用神經(jīng)塵埃平臺(tái)來構(gòu)建可通過超聲波無線充電的設(shè)備。

Maharbiz想出了使用超聲波為非常小的植入物供電和通信的想法。該小組與伯克利教授Elad Alon和Jan Rabaey一起開發(fā)了技術(shù)框架，以展示超聲波對(duì)植入式設(shè)備的擴(kuò)展能力。

伯克利博士DJ Seo的早期工程工作 由Alon和Maharbiz共同建議的學(xué)生，接著是另一位伯克利博士Ryan Neely的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由Carmena建議的學(xué)生，為神經(jīng)塵埃視覺奠定了基礎(chǔ)。自神經(jīng)塵埃發(fā)明以來的幾年中，超聲波被證明是最有前途的技術(shù)，用于為植入式設(shè)備供電和通信。

穆勒于2016年來到伯克利，一直是神經(jīng)塵埃創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。她的研究小組專門研究與人體的雙向電子接口，特別是在大腦和周圍神經(jīng)系統(tǒng)中。她的團(tuán)隊(duì)一直在研究如何利用可傳遞給神經(jīng)塵埃的能量。在StimDust，她的實(shí)驗(yàn)室采用了神經(jīng)塵埃平臺(tái)并構(gòu)建了一個(gè)更有效的刺激器，可以包裹神經(jīng)袖帶，還可以記錄，傳輸和接收數(shù)據(jù)。他們通過設(shè)計(jì)定制集成電路來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，以便以良好控制，安全和有效的方式將超聲波電荷轉(zhuǎn)移到神經(jīng)。

StimDust比研究團(tuán)隊(duì)所知道的具有類似功能的任何有源設(shè)備小一個(gè)數(shù)量級(jí)。StimDust的組件包括單個(gè)壓電晶體，它是系統(tǒng)的天線，1毫米集成電路和一個(gè)電荷存儲(chǔ)電容器。StimDust底部有電極，通過包裹神經(jīng)的袖帶與神經(jīng)接觸。除了該設(shè)備，Muller的團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一種定制的無線協(xié)議，為他們提供了大范圍的可編程性，同時(shí)保持了效率。整個(gè)設(shè)備僅由4微瓦供電，質(zhì)量為10毫克。

在臺(tái)面上測(cè)試StimDust之后，研究團(tuán)隊(duì)將其植入活嚙齒動(dòng)物中以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。通過圍繞坐骨神經(jīng)的袖帶，研究小組能夠控制后腿運(yùn)動(dòng)，記錄刺激活動(dòng)并測(cè)量受刺激后后腿肌肉施加的力。研究人員然后逐漸增加刺激并繪制后腿肌肉的反應(yīng)，以便他們能夠確切知道需要多少刺激來進(jìn)行所需的肌肉補(bǔ)充，這是一種醫(yī)療器械所需的復(fù)雜分析。

穆勒希望她的工作能夠?qū)е耂timDust應(yīng)用于治療心臟不規(guī)則，慢性疼痛，哮喘或癲癇等疾病。

“我的小組的一個(gè)重要愿景是與神經(jīng)系統(tǒng)建立這些非常有效的雙向接口，并將其與智能結(jié)合起來，真正了解疾病的信號(hào)，然后能夠以智能，有條理的方式治療疾病，”穆勒說過。醫(yī)療保健應(yīng)用程序有一個(gè)難以置信的機(jī)會(huì)，可以真正實(shí)現(xiàn)變革。“