用于为生物医学超声植入物供能的相控阵波束成形方法

利用超声进行供能与通信的毫米级植入物已被提出用于一系列深层组织应用，包括神经记录与刺激。然而，已发表的实施方案对与外部超声换能器的失准表现出高度敏感性。使用相控阵对这些植入物进行超声波束成形可提高对失准的容忍度、减小植入物体积，并允许多个植入物在不同位置同时工作。本文详述了一个定制平面相控阵超声系统的设计，其能够在 3D 体积内偏转与聚焦超声能量。通过分析与仿真确定阵元间距的选择，特别关注在满足 FDA 诊断超声限制的同时最大化植入物处可用功率。时间反演被提出作为一种计算简单的波束成形方法，其尽管存在声学介质的散射与非均匀性仍具鲁棒性。该技术在主动驱动与脉冲回波模式下均得到演示，并通过测量能量传输效率与其他波束成形技术进行了实验比较。同时还演示了向多个植入物同时供能。