شارژ دائمی ایمپلنت‌های پزشکی مقدور می‌شود

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، پد‌های شارژ بی‌سیم فعلی که عمدتاً از خاصیت القایی در فواصل کوتاه استفاده می‌کنند، کارایی بالایی البته فقط در نزدیکی دستگاه در حال شارژ از خود نشان داده اند.

اکنون تحقیقات جدید نشان می‌دهد با استفاده از قدرت سرکوب پرتو در آنتن‌های حلقه ای، نه تنها می‌توان دستگاه‌ها را در فواصل بسیار طولانی‌تر با بازدهی بیش از ۸۰ درصد بلکه در جهت‌های مختلف شارژ کرد؛ پیشرفتی که راه را برای عصر جدیدی از انتقال انرژی بی‌سیم قابل استفاده در دستگاه‌های بی شمار، از ابزار‌های موبایل گرفته تا ایمپلنت‌های زیست پزشکی هموار می‌کند.

در نظر گرفتن افت تشعشع برای انتقال کارآمد برق بی‌سیم در مسافت‌های طولانی ضروری است. مهندسان دانشگاه آلتو روشی بهبودیافته برای شارژ بی‌سیم از راه دور ایجاد کرده اند. آن‌ها با تقویت تعامل بین آنتن‌های ارسال و دریافت و استفاده از پدیده «سرکوب تشعشع»، درک نظری ما را از انتقال توان بی‌سیم، از روش‌های القایی سنتی فراتر برده که یک پیشرفت قابل توجه در این زمینه است.

شارژ در فواصل کوتاه، مانند پد‌های القایی، از میدان‌های نزدیک مغناطیسی برای انتقال نیرو با بازدهی بالا استفاده می‌کند، اما در فواصل طولانی تر، بازدهی به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این بازدهی بالا را می‌توان در فواصل طولانی با سرکوب مقاومت تشعشعی آنتن‌های حلقه‌ای که در حال ارسال و دریافت نیرو هستند، حفظ کرد.

پیش از این، مهندسان همین آزمایشگاه یک سیستم شارژ بی‌سیم همه جهته ابداع کرده بود که به دستگاه‌ها اجازه می‌داد در هر جهتی شارژ شوند. اکنون، آن‌ها این کار را با یک تئوری دینامیک جدید شارژ بی‌سیم که به فاصله‌ها و شرایط نزدیک (غیر تشعشعی) و دور (تابشی) با دقت بیشتری می‌پردازد، گسترش داده اند. به طور خاص، نشان داده اند بازدهی انتقال بالا، بیش از ۸۰ درصد، می‌تواند در فواصل تقریباً پنج برابر اندازه آنتن، با استفاده از فرکانس بهینه در محدوده صد مگاهرتز به دست آید.

«نم‌ها ون» «Nam Ha-Van» نویسنده ارشد این مقاله و محقق فوق دکتری در دانشگاه آلتو، می‌گوید: می‌خواستیم به طور مؤثر انتقال قدرت را با افت تشعشعی که همیشه در فواصل طولانی‌تر اتفاق می‌افتد، متعادل کنیم. معلوم می‌شود که وقتی جریان‌ها در آنتن‌های حلقه‌ای دارای دامنه‌های برابر و فاز‌های مخالف باشند، می‌توانیم از افت تشعشع را خنثی کرده و در نتیجه کارایی را افزایش دهیم.

یک رویکرد جهانی برای ارزیابی انتقال برق بی‌سیم

محققان راهی برای تحلیل هر سیستم انتقال انرژی بی‌سیم، چه به صورت ریاضی و چه تجربی ایجاد کردند. این امکان ارزیابی دقیق تری از بازدهی انتقال نیرو را در فواصل دور و نزدیک فراهم می‌کند که قبلاً انجام نشده بود. آن‌ها سپس نحوه کارکرد شارژ بین دو آنتن حلقه‌ای را که در فاصله قابل توجهی نسبت به اندازه آن‌ها قرار گرفته بودند، آزمایش و ثابت کردند که سرکوب تشعشع مکانیزمی است که به افزایش راندمان انتقال کمک می‌کند.

Ha-Van می‌گوید: این‌ها در مورد تعیین تنظیمات بهینه برای انتقال برق بی‌سیم، چه در نزدیکی چه دور است. با رویکرد ما، اکنون می‌توانیم فاصله انتقال را فراتر از سیستم‌های شارژ بی‌سیم معمولی افزایش دهیم و در عین حال کارایی بالایی را حفظ کنیم.

به گفته وی انتقال برق بی‌سیم فقط برای گوشی‌ها و ابزار‌ها مهم نیست. یکی از مهمترین کاربرد‌های آن در ایمپلنت‌های زیست پزشکی است که ظرفیت باتری محدودی دارند. تحقیقات Ha-Van و همکارانش همچنین می‌تواند موانعی مانند بافت انسانی را که مانع شارژ شدن باتری‌ها می‌شوند کنار بزند.