Предложен магнитный способ беспроводной доставки энергии

Будущие имплантируемые датчики смогут измерять кровяное давление, уровни глюкозы и насыщение кислородом опухолевой ткани, а электронные таблетки с микронасосами — осуществлять дозированный ввод фармацевтических препаратов в целевые районы организма, предотвращая побочные эффекты. Проблема в том, что все эти решения, состоящие из зондов, приводящих механизмов, блоков обработки сигналов и электронных средств управления, требуют надежного и непрерывного питания. Батарейки, используемые в мобильной технике, здесь неприемлемы, если не решить вопрос внешней и беспроводной их подзарядки.

Сейчас, для питания имплантатов, таких как стимуляторы сердечной деятельности, чаще всего применяются радиоволновой и индуктивный методы переноса энергии. Их эффективность, к сожалению, сильно зависит от местоположения, ориентации и скорости движения устройства, потребляющего энергию, зачастую они имеют малую дальность действия.

Новый метод, разработанный во Фраунгоферовском институте керамических технологий и систем в Гермсдорфе (Германия), свободен от большинства указанных недостатков. Цилиндрический передающий модуль невелик и может крепиться, например, на поясе пациента, обеспечивая беспроводное питание мощностью более 100 мВт на расстоянии около 50 см. Это означает, что приемное устройство (генератор) может находиться почти в любой части тела. Помимо передачи энергии может отслеживаться также позиция модуля генератора, то есть, разместив его, например, в капсуле для видеоэндоскопии можно осуществлять координатную привязку снимков к конкретным районам желудочно-кишечного тракта, доставлять активные ингредиенты прямо в нужные места.

В передатчике размещен магнит, который раскручивается электромотором, создавая вращающееся магнитное поле. Оно, в свою очередь, приводит во вращение магнитную дробинку в приемном модуле, что используется для генерирования электричества. Подобная магнитная связь действует через любые немагнитные материалы: биологические ткани, кости, воду, пластик и даже через некоторые металлы. Кроме того, применяемое слабое магнитное поле не имеет побочных эффектов для человеческого организма.

Помимо медицинских приложений, предложенный метод применим, например, для беспроводного питания и активации неизвлекаемых сенсоров в строительных конструкциях. Изготовленные прототипные модули демонстрируют возможности гибкого масштабирования размеров, радиуса действия и мощности решения.

На стенде в Hannover Messe (Ганновер, Германия) с 23 по 27 апреля будет показана функционирующая система беспроводного переноса энергии, используемая для питания устройства, имплантируемого в тазобедренный сустав для электростимуляции роста костной и хрящевой ткани.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365