Thiết bị y khoa dùng năng lượng không dây dẫn

Điện thoại di động và đèn pin hoạt động bằng pin mà không có khó khăn. Tuy nhiên, vì tuổi thọ giới hạn, năng lượng pin không phải là một lựa chọn khả thi cho nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực của y học hoặc kỹ thuật thử nghiệm, chẳng hạn như cấy ghép hoặc đầu dò. Các nhà nghiên cứu đã phát triển quá trình cung cấp năng lượng cho những hệ thống này mà không dùng dây dẫn.

Trong hơn 50 năm, máy điều hòa nhịp tim đã thiết lập nhịp điệu cho nhiều trái tim. Các kỹ thuật cấy ghép vi điện tử đã tiến bộ nhảy vọt: chúng trở nên nhỏ hơn và công nghệ tinh vi hơn bao giờ hết. Hướng tới nhỏ gọn, các hệ thống thông minh sẽ đảm nhận chức năng chữa bệnh và chẩn đoán. Ví dụ, trong tương lai các cảm biến cấy ghép sẽ đo lượng đường, huyết áp hoặc độ bão hòa oxy của mô bướu, truyền dữ liệu bệnh nhân từ xa. Trong khi đó, hệ thống liều dùng thuốc men và bơm truyền dịch có thể cung cấp báo cáo theo mục tiêu lượng hóa dược trong cơ thể, làm giảm tác dụng phụ trong điều trị.

Công nghệ có thể đeo ở thắt lưng

Giải pháp này bao gồm các đầu dò, bộ truyền, đơn vị xử lý tín hiệu và điều khiển điện tử - có cùng giới hạn: chúng phải có nguồn cung cấp điện. Pin thường bị loại trừ bởi vì giới hạn độ bền - sau cùng, cấy ghép vẫn ở bên trong cơ thể sau nhiều năm. Hiện nay, hệ thống sóng vô tuyến (HF) và cảm biến được dùng rất phổ biến. Tuy nhiên, những khác biệt trong hiệu quả dựa trên vị trí, địa điểm và chuyển động cũng thường giới hạn trong phạm vi. Chẳng bao lâu, hệ thống truyền tải năng lượng mới phá vỡ những hạn chế của phương pháp trước đó. Các nhà nghiên cứu tại Viện Fraunhofer ở Hermsdorf đã thành công trong truyền điện không dây dẫn từ một mô-đun máy phát di động tới một mô-đun máy phát di động - thiết bị nhận. "Mô-đun truyền tải có dạng hình trụ nhỏ gọn, nó có thể được gắn vào dây thắt lưng", Dr. Holger Lausch, nhà khoa học tại IKTS nói. Máy phát cung cấp dòng điện hơn 100 milliwatts và có phạm vi khoảng 50 cm. Kết quả là, máy thu nhận có thể được đặt hầu như bất cứ nơi nào trong cơ thể. "Với thiết bị di động, chúng tôi có thể cung cấp năng lượng từ xa đến bộ phận cấy ghép, hệ thống liều dùng thuốc men và các ứng dụng y tế khác mà không cần chạm vào chúng - như viên nang nuốt nội soi di chuyển qua đường tiêu hóa và truyền tải hình ảnh bên trong của cơ thể ra bên ngoài," Lausch  nói. Mô-đun thu nhận có thể được truy vết bất cứ lúc nào - bất kể năng lượng truyền - đối với vị trí và địa điểm của nó. Vì vậy, nếu máy thu được đặt bên trong một viên nang nội soi video, hình ảnh tạo ra có thể được gán cho các vùng đường ruột cụ thể. Nếu nó được đặt bên trong một viên nang liều lượng, sau đó các thành phần hoạt chất trong thuốc có thể được phát tán theo chỉ định.

Năng lượng có thể đi qua tất cả các vật liệu phi từ tính

Làm thế nào thực hiện điều này, hệ thống làm việc đã được cấp bằng sáng chế? Trong mô-đun truyền tải, một nam châm quay được thúc đẩy bởi động cơ EC tạo ra một từ trường quay. Viên từ tính ở máy nhận kết nối với từ trường xoay chiều bên ngoài và kết quả là, tạo ra vòng quay của chính nó. Chuyển động quay được chuyển đổi thành điện năng, do đó điện được sản xuất ngay trong các mô-đun máy thu nhận. "Với khớp nối từ, năng lượng có thể truyền qua tất cả các vật liệu phi từ tính, chẳng hạn như mô sinh học, xương, các cơ quan, nước, nhựa hoặc thậm chí cả kim loại. Hơn nữa, trường từ tính sản sinh không có tác dụng phụ gây hại đối với con người. Thậm chí không làm nóng mô", Lausch cho biết, làm nổi bật những ưu điểm của hệ thống.


Bởi vì các mô-đun có sẵn như nguyên mẫu có khả năng mở rộng về kích thước, phạm vi và hiệu suất thực hiện, chúng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghệ y tế. Chúng cũng có thể truyền điện không dây dẫn đến các bộ cảm biến hàn kín - chẳng hạn như bên trong bức tường hoặc cầu đường. Công nghệ này cũng thích hợp để sử dụng trong kỹ thuật cơ khí, xây dựng nhà máy và công nghiệp xây dựng. Các ứng dụng khác có thể tưởng tượng bao gồm sạc pin cho các bộ lưu trữ điện năng và kích hoạt các thành phần điện tử.