比起最近發展迅猛的可穿戴設備、人工智能，現代可植入電子設備的發展卻一直由於信號傳輸問題停滯不前。大多數用於醫療的植入電子設備通過無線電頻率傳輸數據緩慢的低於每秒 50kbs。按照這個速度，醫生傳輸數據和更新設備都需要很長時間。
來自伊利諾伊大學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。他帶領的研究團隊發現，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備的應用提供很大想象空間。
從物理的角度來説，無線電波是特定頻段的電磁波，由電磁感應產生。而超聲波屬於超過人耳聽覺上限的聲波，由機械振動產生。
目前，大多數的可植入電子設備還是通過無線電頻率來傳輸數據，最高的頻段不能超過 300 千赫茲。無線電波的本質是波段低於 300 千赫茲的電磁波，超過這個頻段的電磁波則會變為微波。微波不僅會干擾到附近電子設備，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，人體吸收微波後會升温，就像微波爐的加熱原理。
Singer 設計了一系列實驗，用豬腰肉、牛肺來模擬信號傳輸過程中受到肌肉、脂肪、內臟的阻礙。希望證明可以用超聲波來為植入電子設備傳輸數據，既保證傳輸速度，也不會受阻削減。
Singer 表示他對實驗結果非常滿意，在通過動物肌肉、脂肪和內臟的過程中，超聲波信號不僅傳播速度快，也達到了基本無損的目標。
針對 Singer 的實驗，專注超聲波儀器的 Stanford 的放射學家 Jeremy Dahl 提出了一些異議。在實驗中，發射器和接收器之間的距離只有 5.86 釐米。所以實驗無法證明超聲波對植入位置較深的電子設備，或離植入者較遠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，與發散傳播的無線電不同，超聲波的傳遞是沿着單一方向的，所以醫生必須要知道患者植入裝置的具體位置才能接收到信號。這在使用實際應用場景中會帶來一定不便。
Singer 將繼續進行動物試驗來完善。他相信，在不遠的未來，通過超聲波信號傳像，醫生可以讓病人吞下攝像機後看到微型攝影機通過消化道的高清即時呈相。而已經植入電子設備，在未來也有望可以通過超聲波信號來升級更新功能。
本文來源：spectrum.ieee.org 譯文創見首發 由 TECH2IPO/創見 二兩白 編譯 轉載請註明出處
資料來源：TECH2IPO
來自伊利諾伊大學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。他帶領的研究團隊發現，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備的應用提供很大想象空間。
從物理的角度來説，無線電波是特定頻段的電磁波，由電磁感應產生。而超聲波屬於超過人耳聽覺上限的聲波，由機械振動產生。
目前，大多數的可植入電子設備還是通過無線電頻率來傳輸數據，最高的頻段不能超過 300 千赫茲。無線電波的本質是波段低於 300 千赫茲的電磁波，超過這個頻段的電磁波則會變為微波。微波不僅會干擾到附近電子設備，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，人體吸收微波後會升温，就像微波爐的加熱原理。
Singer 設計了一系列實驗，用豬腰肉、牛肺來模擬信號傳輸過程中受到肌肉、脂肪、內臟的阻礙。希望證明可以用超聲波來為植入電子設備傳輸數據，既保證傳輸速度，也不會受阻削減。
Singer 表示他對實驗結果非常滿意，在通過動物肌肉、脂肪和內臟的過程中，超聲波信號不僅傳播速度快，也達到了基本無損的目標。
針對 Singer 的實驗，專注超聲波儀器的 Stanford 的放射學家 Jeremy Dahl 提出了一些異議。在實驗中，發射器和接收器之間的距離只有 5.86 釐米。所以實驗無法證明超聲波對植入位置較深的電子設備，或離植入者較遠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，與發散傳播的無線電不同，超聲波的傳遞是沿着單一方向的，所以醫生必須要知道患者植入裝置的具體位置才能接收到信號。這在使用實際應用場景中會帶來一定不便。
Singer 將繼續進行動物試驗來完善。他相信，在不遠的未來，通過超聲波信號傳像，醫生可以讓病人吞下攝像機後看到微型攝影機通過消化道的高清即時呈相。而已經植入電子設備，在未來也有望可以通過超聲波信號來升級更新功能。
本文來源：spectrum.ieee.org 譯文創見首發 由 TECH2IPO/創見 二兩白 編譯 轉載請註明出處
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