شارژ بی‌سیم دستگاه‌های الکترونیک زیرآب با کمک امواج فراصوت

به گزارش ایمنا، با افزایش سن جمعیت و با پیشرفت فناوری‌های پزشکی، تعداد بیمارانی که از دستگاه‌های الکترونیکی کاشته‌شده در بدن مانند ضربان‌ساز مصنوعی و دفیبریلاتور (defibrillator) استفاده می‌کنند، در سراسر جهان در حال افزایش است.

در حال حاضر باتری دستگاه‌های کاشته‌شده در بدن، با جراحی جایگزین می‌شوند که ممکن است عوارضی را برای سلامتی به همراه داشته باشد. اکنون یک روش جدید شارژ با انتقال انرژی به صورت بی‌سیم در حال ظهور است که می‌توان از آن برای شارژ باتری دستگاه‌های زیر آب مانند حسگرهایی که برای نظارت بر شرایط کابل‌های زیردریایی به کار می‌روند نیز استفاده کرد.

مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی اعلام کرده است که یک گروه پژوهشی به سرپرستی دکتر هیون چئول سونگ (Hyun-Cheol Song)، پژوهشگر این مؤسسه، یک فناوری انتقال انرژی بی‌سیم فراصوت را ابداع کرده‌اند که می‌تواند در حوزه‌های پژوهشی مذکور به کار رود.

روش القای الکترومغناطیسی و تشدید مغناطیسی را می‌توان در انتقال انرژی به صورت بی‌سیم استفاده کرد. القای الکترومغناطیسی در حال حاضر در تلفن‌های همراه هوشمند و هدفون‌های بی‌سیم استفاده می‌شود. با وجود این، کاربرد این روش محدود است؛ زیرا امواج الکترومغناطیسی نمی‌توانند از آب یا فلز عبور کنند و در نتیجه، فاصله کوتاهی در شارژ ایجاد می‌شود.

علاوه بر این، نمی‌توان از این روش به آسانی برای شارژ مجدد دستگاه‌های پزشکی کاشته‌شده در بدن استفاده کرد، زیرا گرمای تولیدشده هنگام شارژ، مضر است؛ روش تشدید مغناطیسی مستلزم این است که فرکانس‌های تشدید مولد میدان مغناطیسی و دستگاه فرستنده دقیقاً یکسان باشد، البته خطر تداخل با سایر فرکانس‌های ارتباطی بی‌سیم، مانند Wi-Fi و بلوتوث نیز وجود دارد.

بدین ترتیب، گروه پژوهشی مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی، امواج فراصوت را به عنوان یک روش انتقال انرژی، به جای امواج الکترومغناطیسی یا میدان‌های مغناطیسی پذیرفتند. روش سونار (Sonar) که از امواج فراصوت استفاده می‌کند، معمولاً در محیط‌های زیر آب استفاده می‌شود. ایمنی استفاده از امواج فراصوت در بدن انسان، در کاربردهای گوناگون پزشکی مانند تشخیص وضعیت اندام یا جنین تضمین شده است؛ با وجود این، روش‌های کنونی انتقال انرژی صوتی به دلیل کارایی پایین در انتقال انرژی آکوستیک، به راحتی تجاری‌سازی نمی‌شوند.

این گروه پژوهشی، مدلی را توسعه دادند که امواج فراصوت را با استفاده از اصل تریبو الکتریک (triboelectric principle) دریافت می‌کند و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند که امکان تبدیل ارتعاشات مکانیکی کوچک به انرژی الکتریکی را به طور مؤثر فراهم می‌آورد.

با افزودن یک ماده فرو الکتریک به ژنراتور تریبو الکتریک، کارایی انتقال انرژی فراصوت به طور قابل توجهی بهبود یافت و از کمتر از یک درصد به بیش از چهار درصد رسید و علاوه بر این، دستگاه جدید توسعه‌یافته، کارایی بالایی در تبدیل انرژی و تولید گرما داشت.

سونگ گفت: پژوهش نشان داد که دستگاه‌های الکترونیکی را می‌توان با شارژ بی‌سیم از طریق امواج فراصوت هدایت کرد. اگر پایداری و کارایی دستگاه در آینده بهبود یابد، این فناوری را می‌توان برای تأمین برق حسگرهای قابل کاشت یا حسگرهای اعماق دریا به صورت بی‌سیم استفاده کرد که تعویض باتری آنها معمولاً دشوار است.

منبع: ایسنا