医疗科技创企Iota用超声波为体内传感器供能

目前的健身手环和心率检测器产品已经比较完善，但如果你要记录身体内部的活动，这些产品尚且无法让我们满意。Lota Biosciences的毫米级传感器能长时间地留在人体内部，通过无线的方式传输数据，今日这家公司获得了1500万美元A轮融资。

这支团队来自伯克利加州大学，其联合创始人Jose Carmena和Michel Maharbiz曾致力于改善微电极的工作状况。这类设备已经在医学和实验科学的各个领域得到应用，主要用于检测和刺激神经及肌肉组织。例如脑部微电极阵列可以检测到脑部疾病的早期信号，心脏附近的电极可以精准地监测心率。尽管名字叫“微电极”，但它还不够小。它通常用于那些更大型的机器上，由于自身的多个原因，微电极在人体内部的停留时间很少能超过1星期。要缩小电极的尺寸，制造技术和能源供应是两个主要问题。两位创始人就想，为何不设计一种更好的产品？

Carmena表示：“我们首先想到的是一种非固定式的脑部传感器发射节点，并通过射频（RF）来供能。”但很快就出现了一个基础性的问题，射频无线电磁波的波长较长（从数十厘米到数十米不等），需要一根较大的天线才能接收，而天线的尺寸导致它无法在血液中流动，因此没有实用价值。“这比我们预期的产品，大了整整两个量级。”他回忆道。但随后不久，Maharbiz灵光一现，解决了这个问题。“听起来，你可能不相信，这个灵感出现时，我正在一处停车场里。

我就是想到这件事，然后一切就解决了。”他说道。声波供能读者可能比较熟悉超声波，这种诊断工具可以帮助医生绘制孕妇的体内图像——或者说它更像是一种测距工具，能在遇到物体后发生反射。但最近这种技术又被开发出一种新用途。相比之前提到的射频无线电磁波，超声波的波长则是微米级的，也就是说超声波天线对它的捕捉效率非常高。这意味着超声波天线可以获取足够的能量来维持传感器的工作。除此之外，通过之前的超声波诊断技术，我们可以想象超声波会直接穿过我们的体液，相比之下电磁波会被这些富含离子、盐类的体液吸收。

“超声波不会这样，对它而言，你就像块果冻，它会直接穿过。” Maharbiz说道。利用这种技术，设备的构造会变简单，尺寸也会非常小。它的一端是压电晶体，能将动能（这里动能源于超声波）转换为电能，中央是一块微型芯片，周围包裹着一圈电极。由于它非常小，因此可以附着在神经或肌肉纤维上。当设备被超声波束激活后，电极间就会形成电压，其内部的电流大小受生物组织电波活动的影响。这些变化可以通过超声波脉冲反射的方式反应出来，信号接收器可以通过这些变化逆推出生理电压的变化。

简单地说，超声波会给传感器提供能量，并在反射回来后发生轻微的变化，变化量取决于神经或肌肉的活动。你只需要持续发射稳定的超声波脉冲，那么系统就能轻松搜集到精准的数据。这些传感器节点会被装在容器内部（容器的材料不易发生反应），安全地植入体内，植入数量可以是一个，也可以是十几个，它能检测心肌纤维的活动，也能控制假肢。由于它能产生电压，因此也可用于治疗。这里要指出的是，这种产品还没有被用于脑部。尽管它也没说无法在中枢神经系统工作，但它的尺寸肯定要更小，进行的试验也会更复杂。它首先会被用于外围神经系统。但在此之前，它需要获得美国食品药品监督管理局（FDA）的认证。

医疗科技的漫漫长路

任何一种东西刚刚发明时，不可能立即得到推广。尤其是这种植入人体的电子设备，它更要经过严格的审查，才能投入试验和实用。相比之下lota比较幸运，它不像同行那样还要安装一块电池。它的供能、信息传递都是通过超声波完成的，数十年的研究已经确保了这种技术的安全性。

“FDA已经明确规定了人体所能承受超声波的平均功率和极限功率，我们和危险的频段及功率都相距甚远，也没有用到什么罕见的技术或材料。持续的低功率超声波并不会给我们带来什么影响。” Maharbiz解释道。而且相比其它植入设备，lota传感器的拆除也更加简单。它可以通过腹腔镜或微创手术取出。

这都是lota的优势所在，但实验不能急于一时。其团队的工作始于2013年，相比其他公司，它已经遥遥领先。为了尽早进入人体试验阶段，lota获得了这次融资，投资方包括Horizons Ventures、Astellas、Bold Capital Partners、Ironfire和Shanda。本轮融资于5月完成，直到今天才公布。

这次融资将帮助公司节约近18个月的时间，以尽快将用于生产的产品版本提交给FDA，从而获取更多融资，以支持未来几年的试验。