S rostoucí poptávkou po implantovatelných a podvodních elektronických zařízeních přichází i zásadní výzva: jak je napájet spolehlivě a bezdrátově? Klasické metody, jako je elektromagnetická indukce nebo rádiové vlny, tu narážejí na řadu překážek. Tělesné tkáně pohlcují signál, dochází k rušení a dosah i účinnost jsou omezené. Vědci proto obracejí svou pozornost k alternativě, která má potenciál přepsat pravidla – k ultrazvuku.

Proč ultrazvuk?

Ultrazvuk je k tělesným tkáním šetrnější než elektromagnetické záření a mnohem méně pohlcován. Díky tomu se jeví jako ideální médium pro přenos energie například do kardiostimulátorů, neurostimulátorů nebo kožních senzorů. Vzhledem ke své schopnosti pronikat vodou se navíc nabízí i pro napájení podvodních zařízení, jako jsou drony či monitorovací senzory.

Flexibilní a biokompatibilní řešení

Tým vedený doktorem Sunghoonem Hurem z Korejského institutu pro vědu a technologie (KIST) ve spolupráci s profesorem Hyun-Cheolem Songem z Korejské univerzity přišel s převratnou novinkou: flexibilním ultrazvukovým přijímačem, který si i při ohybu zachovává vysoký výkon.

Zdroj: Shutterstock

Tento nový přijímač je nejen vysoce účinný, ale také biokompatibilní, což znamená, že ho tělo snáší bez komplikací. Díky použití piezoelektrických materiálů nové generace a unikátní konstrukci se výrazně zvýšila účinnost přeměny ultrazvukové energie na elektrickou.

Účinnost, která překonává očekávání

Nový přijímač dokáže bezdrátově přenést:

• 20 mW energie na vzdálenost 3 cm pod vodou
• 7 mW energie ze vzdálenosti 3 cm pod kůží

To je dostatek energie pro trvalý provoz zařízení s nízkou spotřebou, například nositelných senzorů nebo implantátů.

Na praktické ukázce vědci rozsvítili LED diodu s logem KIST – a to pouze pomocí bezdrátově přenesené energie skrz vodní prostředí.

Budoucnost medicíny i mořských technologií

Nově vyvinutá technologie má široké možnosti využití:

• Implantabilní přístroje: například kardiostimulátory nebo neurostimulátory mohou být dobíjeny bez potřeby výměny baterie.
• Nositelná elektronika: senzory pro monitorování zdraví, které potřebují stabilní napájení bez zbytečného zatěžování uživatele.
• Podvodní systémy: drony, senzory či autonomní plavidla vyžadující trvalé a spolehlivé napájení v nepřístupných oblastech.

Podle Dr. Hura je technologie připravena pro praktické nasazení a dalším krokem bude miniaturizace a komerční výroba.

„Naše výzkumy ukázaly, že bezdrátový přenos energie pomocí ultrazvuku je prakticky realizovatelný. Budeme pokračovat ve vývoji směrem k miniaturizaci a reálnému nasazení v lékařství i průmyslu.“ – Dr. Sunghoon Hur, KIST