面向人体内分子通信的新型分子信号方法与系统
系统与控制
2020-03-05 v1 系统与控制
摘要
近年来,分子通信(MC)已被认为是纳米网络的一项赋能技术,其中 MC 有望使纳米机器人在人体内完成复杂精细任务,用于有前景的医疗应用。文献中已提出并建模了许多可应用于人体的 MC 方法。然而,它们均无法用于在被体液、组织分隔或位于不同器官中的远距离点之间传递信息。本文提出一种用于体内分子通信的新方法与系统,分别记为 MoSiMe 与 MoCoBo。该方法利用吸收、分布、代谢和排泄(ADME)体内过程如何影响药物(药理学中称为药物代谢动力学(PK))的特性,实现人体任意点之间的 MC,无论距离远近,即使位于身体不同部位且被组织和体液分隔。文中描述了 MoCoBo 系统与 MoSiMe 方法的架构、设计与组件,并介绍了不同的发射机设计,包括电信领域首次提出的新型无源发射机设计。推导了体信道解析模型,并针对现有人体和动物实验进行了验证。该模型捕捉了影响施用于人体的物质动力学的 ADME 体内过程。此外,构建了一个实验性 MoCoBo 概念验证平台,能够在发射机与接收机之间可靠地发送和接收比特流,并针对临床试验、动物实验和解析模型进行了验证。所引入的平台还可用于测试新型 MoCoBo 发射机和接收机的调制技术与设计。
引用
@article{arxiv.2003.01752,
title = {Novel Molecular Signaling Method and System for Molecular Communication in Human Body},
author = {AbdulAziz Al-Helali and Ben Liang and Nidal Nasser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.01752},
year = {2020}
}