Implantovaný generátor využíva ultrazvuk na nabitie batérií kardiostimulátora
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 19. 4. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Keď sa batéria kardiostimulátora vybije, zvyčajne sa musí chirurgicky vymeniť celý implantát. Vedci preto vyvíjajú neinvazívny systém pre nabíjanie tejto batérie, ktorý využíva externe aplikovaný ultrazvuk.
V prvom rade treba poznamenať, že v súčasnosti existujú aj iné metódy bezdrôtového prenosu energie. Elektromagnetická indukcia sa už napríklad používa na nabíjanie batérií zariadení, ako sú smartfóny. Funguje však len na vzdialenosť približne 1,5 centimetra, navyše teplo vznikajúce počas nabíjania obmedzuje jej použitie na bezpečné nabíjanie zariadení v tele. Ďalšou metódou je magnetická rezonancia. No magnetické polia, ktoré táto technológia využíva, môžu podliehať rušeniu inými bezdrôtovými komunikačnými frekvenciami, ako sú Bluetooth a Wi-Fi.
S ohľadom na tieto a ďalšie obmedzenia vyvinul tím z Kórejského inštitútu vedy a techniky (KIST) implantovateľný generátor napájaný ultrazvukom, ktorý by mohol byť integrovaný do kardiostimulátora alebo iného implantátu. Generátor pritom využíva takzvaný triboelektrický efekt, kedy sa určité materiály pri vzájomnom trení elektricky nabíjajú. Práve to je zodpovedné za statický náboj, ktorý vzniká napríklad pri česaní vlasov.
V prípade tohto zariadenia spôsobujú externe aplikované ultrazvukové vlny vibrácie tenkých vrstiev triboelektrických a feroelektrických materiálov tam a späť medzi dvoma vrstvami elektród. Tým sa generuje elektrický prúd, ktorý by sa mohol použiť na nabíjanie batérie kardiostimulátora.
Pri testovaní technológie v laboratóriu sa podarilo vygenerovať 8 miliwattov nabíjacieho výkonu, aj keď generátor aj vysielač boli pod vodou a umiestnené 6 centimetrov od seba. To stačilo na súčasné rozsvietenie 200 LED diód alebo na prenos Bluetooth signálu pod vodou. V skutočnosti by sa tento systém mohol hypoteticky využiť aj v podmorských technológiách.
„Táto štúdia preukázala, že elektronické zariadenia možno poháňať bezdrôtovým nabíjaním energie prostredníctvom ultrazvukových vĺn,“ povedal vedúci vedec Dr. Hyun-Cheol Song. „Ak sa stabilita a účinnosť zariadenia v budúcnosti ďalej zlepší, táto technológia sa môže použiť na bezdrôtové napájanie implantovateľných senzorov alebo hlbinných senzorov, v ktorých je výmena batérií náročná.“
Článok o výskume bol nedávno uverejnený v magazíne Energy & Environmental Science.
