Популярные Нано Технологии

Размещение материала

Для размещения материала в данном разделе заполните пожалуйста эту форму.

Кадры

Фотогалерея

НИОКР

Беспроводное питание для имплантируемых медицинских приборов / 07.06.2013

Источник: popnano.ru

Как заявляют ученые из США, медицинские электронные имплантаты могут заряжаться без проводов, даже не имея громоздких приемных катушек.

В своей последней работе исследователи предложили новую конструкцию, позволяющую осуществить беспроводную передачу энергии, пригодную даже для субмиллиметровых устройств.

Расчеты показывают, что в теории такой способ питания должен обеспечивать достаточную мощность даже для кардиостимулятора.

Имплантируемые медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы или дефибрилляторы, обычно работают от батарей, которые не только снижают их безопасность для человека, но и делают достаточно громоздкими.

 

Некоторые модели современных устройств, например, отдельные кохлеарные имплантаты, уже способны получать питание от радиочастотных электромагнитных полей, вместо использования собственной батареи, но они не менее громоздки, поскольку такой способ передачи энергии требует наличия приемной катушки, размеры которой – порядка нескольких сантиметров.

Столь большая катушка необходима, поскольку вместо использования обычных радиоволн, которые не проникают в биологические ткани, для зарядки имплантатов используются так называемые затухающие поля, не распространяющихся более чем на несколько характерных размеров источника.

Приемник же должен быть соизмерим с этими характерными размерами, поскольку иначе передача энергии не будет эффективной.

Работая в этом направлении, группа ученых из Stanford University (США) предложила способ уменьшения размеров приемника.

В идеале их схема позволяет создать имплантаты менее чем миллиметрового диаметра, не имеющие собственного аккумулятора, но активизирующиеся при появлении внешнего источника питания.

Так могли бы работать стимуляторы для лечения неврологических расстройств или, к примеру, датчики, включающиеся только во время считывания показаний.

В своей работе научная группа показала, что, не смотря на сильное поглощение тканями, режимы обычного излучения вполне могут повысить эффективность передачи энергии, что позволит снизить требования по соответствию характерных размеров источника и приемника.

Выполненный научной группой теоретический анализ показывает, что, хотя в волновом режиме сигнал не может распространяться достаточно далеко, существует некая «золотая середина», где вместе излучающая и затухающая мода могут доставить энергию даже крошечному приемнику.

Эта «средняя точка» может быть достигнута путем использования более высоких частот в гигагерцовом диапазоне (а не в диапазоне от нескольких килогерц до нескольких мегагерц, который использовался ранее).

Конечно, расчеты, учитывающие оба режима передачи, оказались сложнее, чем теория для любой из этих крайностей по отдельности.

Но исследователи смогли завершить их с помощью численных методов и некоторых собственноручно разработанных теоретических инструментов.

Они искали соотношение режимов, отличающееся оптимальной мощностью передачи в широком диапазоне частот при условии заданной геометрии источника и приемника, а также типичных свойств ткани.

Расчеты показали, что при увеличении частоты сигнала интенсивность взаимодействия между приемником и магнитным полем увеличивается. Но одновременно увеличивается и поглощение ткани. Ранее эта проблема высоких частот считалась непреодолимой.

Но научная группа обнаружила, что и для этой группы явлений существует «средняя точка», при которой волны могут проникать достаточно глубоко в ткань и передавать достаточное количество энергии. По словам ученых, этот оптимальный режим базируется на использовании интерференции излучаемых волн (т.е. приемник при этом должен быть сосредоточен в особых точках максимума сигнала).

Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Хотя на текущий момент работа ученых не подразумевает никаких прорывов с точки зрения зарядки мобильной электроники (например, мобильных телефонов), примененный подход определения оптимального поля наверняка может использоваться и для расчетов в потребительском сегменте.

 

Источник: Sci-Lib.com

TOP100 самых популярных
научных разработок
за месяц
Место Наименование Показов
1

Идеи Стивена Хокинга простым языком (видео)

В видео описывается идеи английского физика-теоретика С. Хокинга простым языком, понятным каждому, даже детям.

101
2

Магнитные наночастицы: проблемы и достижения химического синтеза

Основную часть обзора составляют три раздела собирательно названные по сути методов получения магнитных наночастиц - 1. Гидролиз, соосаждение, 2. Мицеллы и 3. Термолиз. Разделы окаймляются общим введе

62
3

Наноструктурированные материалы для современных литиевых источников тока

В 2005 году в журнале Nature Materials был опубликован обзор, посвященный открытию и разработке наноструктурированных материалов для устройств хранения и превращения энергии: литиевых источников тока,

44
4

Углеродные нанотрубки для наноробототехники

Перевод: Батук Д.Н., Ефремова М.М. Благодаря своему строению, исключительной механической прочности и уникальным электрическим характеристикам, углеродные нанотрубки являются перспективным материалом

39
5

Способы получить электричество из ничего

    Никогда не знаешь, когда может понадобиться электричество, будь это электричество для самодельных лампочек с обугленными волокнами бамбука вместо нити накаливания, чтобы

38

Анонсы событий