W związku ze wzrastającym zapotrzebowaniem na wszczepialną elektronikę medyczną, niezbędne jest stabilne i ciągłe zasilanie. Jednak konwencjonalne metody ładowania bezprzewodowego (takie jak indukcja elektromagnetyczna i ładowanie oparte na częstotliwości radiowej) stosowane w smartfonach i bezprzewodowych słuchawkach dousznych napotyka problemy. Chodzi o ograniczony zasięg transmisji, niską wydajność przesyłania energii w tkankach biologicznych oraz zakłócenia elektromagnetyczne.

Aby przezwyciężyć te ograniczenia, naukowcy rozważają wykorzystanie ultradźwięków jako nowej technologii bezprzewodowego przesyłania energii. Ultradźwięki nie są szkodliwe dla człowieka, a tkanki pochłaniają je w niewielkim stopniu, co pozwala na bardziej niezawodne przesyłanie energii w urządzeniach wszczepialnych i przylegających do skóry.

Zespół badawczy kierowany przez doktora Sunghoon Hur z Centrum Badań Materiałów Elektronicznych i Hybrydowych w Korea Institute of Science and Technology (KIST) i profesora Hyun-Cheol Song z Korea University opracował biokompatybilny odbiornik ultradźwiękowy, który zachowuje swoją wydajność nawet po zgięciu. Odbiornik przezwycięża wiele ograniczeń istniejących metod bezprzewodowego przesyłu energii, jednocześnie poprawiając biokompatybilność. Oczekuje się, że będzie on stosowany w urządzeniach elektronicznych nowej generacji do noszenia i wszczepiania. Naukowcy zademonstrowali również bezprzewodowe ładowanie baterii poprzez odbiór fal ultradźwiękowych, co stanowi ważny krok w kierunku komercjalizacji tej technologii.

W szczególności udało się znacząco poprawić wydajność konwersji mocy w porównaniu do konwencjonalnych odbiorników ultradźwiękowych, wykorzystując wysokowydajne materiały piezoelektryczne i unikalną konstrukcję. Projektując rozciągliwy i biokompatybilny odbiornik ultradźwiękowy, który ściśle dopasowuje się do krzywizn ludzkiego ciała, jednocześnie zapewniając stabilną konwersję mocy, autorzy byli w stanie przesłać 20 mW mocy na odległość 3 cm pod wodą i 7 mW na głębokości 3 cm od skóry. Taka moc wystarcza do ciągłego zasilania energooszczędnych urządzeń przenośnych lub wszczepialnych urządzeń medycznych.

Oczekuje się, że wyniki pomogą przyspieszyć komercjalizację technologii bezprzewodowego ładowania opartej na ultradźwiękach. W szczególności chodzi o energooszczędne urządzenia medyczne, takie jak wszczepialne rozruszniki serca, neurostymulatory i czujniki przenośne. Oczekuje się, że technologia znajdzie zastosowanie także w podwodnych dronach i morskich czujnikach wymagających długotrwałego zasilania.

"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".

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/