改进了植入式生物医学设备的超声波无线充电

基于超声波的无线功率传输正在成为为植入式生物医学设备供电的更有吸引力的选择，因为它可以克服其他无线充电方法面临的许多限制和挑战。现在，一项新的研究表明，植入接收器的形状可以显着提高超声波束能量收集的效率。

目前的无线充电技术使用电磁波或无线电波为植入式生物医学设备(例如起搏器和人工耳蜗)的电池充电。但这些方法会损失大量穿过组织的能量，使得它们对于更深的设备来说效率较低。它们还与潜在的问题有关，例如组织加热和免疫影响。

超声波可以更深入地穿透组织，而不会损失太多能量或造成重大副作用。在这项新研究中，韩国大邱庆北科学技术学院的Jin Ho Chang教授带领一个研究小组研究如何通过改变植入压电接收器的尺寸、形状和位置来改善超声能量收集。

他们发现将接收器放置在聚焦超声波束的焦点区域内可以显着提高能量传输的效率。该工作发表在《纳米能源》杂志上。

压电接收器根据与超声波束相互作用的部分产生不同相位的电信号。最有效的能量转移发生在光束的主瓣。换句话说，越大并不一定越好，尽管更大的接收器会与更多的超声波束相互作用。

基于这些条件，开发了一种椭圆形超声波发射器和接收器。该发射器在焦点处形成宽主瓣，接收器以高效率匹配发射波束输出能量。

张教授表示：“与传统的基于超声波的无线电力传输系统相比，聚焦光束和匹配良好的接收器的结合使椭圆形超声波发射器和接收器能够实现显着更高的能量传输。”

该系统的效率在水下和通过 50 毫米的猪组织进行了测试。长方形接收器能够在 1.8 小时内通过组织将电池充满电，这完全在商用电池所需的范围内。

“我们相信这些发现将成为基于超声波的无线电力传输技术取得重大进步的垫脚石，”张说。 “其创新设计和已证明的有效性具有为下一代深度植入生物医学设备提供动力的巨大潜力。”