Bezprzewodowe ładowanie akumulatorów za pomocą ultradźwięków może znaleźć zastosowanie w medycynie, informuje pismo „Advanced Materials”. Naukowcy z Korea Institute of Science and Technology (KIST) opracowali nową technologię, która ma na celu przezwyciężenie ograniczeń konwencjonalnych metod ładowania.
- Nowa technologia bezprzewodowego ładowania akumulatorów za pomocą ultradźwięków została opracowana przez naukowców z Korea Institute of Science and Technology (KIST).
- Konwencjonalne metody ładowania, takie jak indukcja elektromagnetyczna, mają ograniczony zasięg oraz niską wydajność w tkankach biologicznych.
- Ultradźwięki są nieszkodliwe dla człowieka i umożliwiają bardziej niezawodne przesyłanie energii w urządzeniach wszczepialnych.
- Opracowany biokompatybilny odbiornik ultradźwiękowy zachowuje wydajność nawet po zgięciu, poprawiając biokompatybilność.
- Badacze znacząco poprawili wydajność konwersji mocy w porównaniu do konwencjonalnych metod przesyłu energii.
Wyzwania konwencjonalnych metod
Wzrost zapotrzebowania na wszczepialną elektronikę medyczną wymaga stabilnego i ciągłego zasilania. Konwencjonalne metody ładowania, takie jak indukcja elektromagnetyczna i ładowanie oparte na częstotliwości radiowej, mają ograniczony zasięg transmisji oraz niską wydajność w tkankach biologicznych. Dodatkowo, występują zakłócenia elektromagnetyczne, które wpływają na efektywność tych metod.
Ultradźwięki jako rozwiązanie
Naukowcy rozważają wykorzystanie ultradźwięków do bezprzewodowego przesyłania energii. Ultradźwięki są nieszkodliwe dla człowieka, a tkanki pochłaniają je w niewielkim stopniu, co umożliwia bardziej niezawodne przesyłanie energii w urządzeniach wszczepialnych oraz przylegających do skóry.
Odbiornik ultradźwiękowy
Zespół badawczy kierowany przez doktora Sunghoon Hur z KIST oraz profesora Hyun-Cheol Song z Korea University opracował biokompatybilny odbiornik ultradźwiękowy, który zachowuje wydajność nawet po zgięciu. Odbiornik ten przezwycięża ograniczenia istniejących metod przesyłu energii i poprawia biokompatybilność.
Wydajność konwersji mocy
Badacze znacząco poprawili wydajność konwersji mocy w porównaniu do konwencjonalnych odbiorników, wykorzystując wysokowydajne materiały piezoelektryczne oraz unikalną konstrukcję. Odbiornik przesyła 20 mW mocy na odległość 3 cm pod wodą oraz 7 mW na głębokości 3 cm od skóry, co wystarcza do zasilania energooszczędnych urządzeń przenośnych i wszczepialnych.
Przyszłość technologii
Oczekuje się, że wyniki badań przyspieszą komercjalizację technologii bezprzewodowego ładowania opartego na ultradźwiękach, szczególnie w kontekście energooszczędnych urządzeń medycznych, takich jak wszczepialne rozruszniki serca i neurostymulatory. Technologia może również znaleźć zastosowanie w podwodnych dronach oraz morskich czujnikach wymagających długotrwałego zasilania.
Opinie badaczy
„Dzięki tym badaniom wykazaliśmy, że technologia bezprzewodowej transmisji mocy z wykorzystaniem ultradźwięków może być stosowana praktycznie” — powiedział dr Sunghoon Hur z KIST. „Planujemy przeprowadzić dalsze badania nad miniaturyzacją i komercjalizacją, aby przyspieszyć praktyczne zastosowanie tej technologii” — dodał.