Bežični prenos energije zasnovan na ultrazvuku postaje privlačnija opcija za napajanje implantiranih biomedicinskih uređaja jer bi mogao da prevaziđe mnoga ograničenja i izazove sa kojima se suočavaju drugi pristupi bežičnom punjenju. Sada je nova studija pokazala da oblik implantiranog prijemnika može značajno povećati efikasnost prikupljanja energije iz ultrazvučnog zraka.
Trenutne tehnologije bežičnog punjenja koriste ili elektromagnetne ili radio talase za punjenje baterija implantiranih biomedicinskih uređaja, kao što su pejsmejkeri i kohlearni implantati. Ali ovi pristupi gube značajnu količinu energije putujući kroz tkivo, što ih čini manje efikasnim za dublje uređaje. Oni su takođe povezani sa potencijalnim problemima, kao što su zagrevanje tkiva i imunološki efekti.
Ultrazvuk može prodreti dublje u tkiva bez gubitka toliko energije ili izazivanja velikih neželjenih efekata. U novoj studiji, profesor Jin Ho Chang sa Instituta za nauku i tehnologiju Daegu Gieongbuk u Republici Koreji vodio je tim istraživača koji istražuje kako poboljšati prikupljanje ultrazvučne energije promenom veličine, oblika i položaja implantiranog piezoelektričnog prijemnika.
Otkrili su da pozicioniranje prijemnika unutar fokusnog područja fokusiranog ultrazvučnog zraka značajno povećava efikasnost prenosa energije. Rad je objavljen u časopisu Nano Energi.
Piezoelektrični prijemnik je generisao različite faze električnih signala u zavisnosti od toga na koji deo ultrazvučnog snopa je stupio u interakciju. Najefikasniji prenos energije odvijao se u glavnom režnju snopa. Drugim rečima, veći nije nužno bio bolji, iako bi veći prijemnik komunicirao sa većim delom ultrazvučnog zraka.
Na osnovu ovih uslova razvijen je ultrazvučni predajnik i prijemnik duguljastog oblika. Ovaj predajnik formira široki glavni režanj u fokusnoj tački, a prijemnik usklađuje emitovani snop sa visokom efikasnošću.
„Kombinacija fokusiranog snopa i dobro usklađenog prijemnika omogućava ultrazvučnom predajniku i prijemniku duguljastog oblika da postignu znatno veću isporuku energije u poređenju sa konvencionalnim sistemima bežičnog prenosa energije zasnovanim na ultrazvuku“, kaže profesor Čang.
Efikasnost sistema je testirana i pod vodom i kroz 50 mm svinjskog tkiva. Duguljasti prijemnik je bio u stanju da u potpunosti napuni bateriju kroz tkivo za 1,8 sati, što je sasvim u opsegu potrebnom za komercijalne baterije.
„Verujemo da će ovi nalazi biti odskočna daska za značajan napredak u tehnologiji bežičnog prenosa energije zasnovanoj na ultrazvuku“, kaže Čang. „Njegov inovativni dizajn i demonstrirana efikasnost imaju ogroman potencijal za napajanje sledeće generacije biomedicinskih uređaja za duboku implantaciju.“
