Cum ar fi ca următorul tău smartwatch să nu fie purtat pur și simplu la mână, ci implantat permanent, cu un ecran vizibil sub piele? Motivul pentru care nimeni nu a îndrăznit să încerce așa ceva până acum ține în primul rând de limitări ale tehnologiei de încărcare wireless. Nimeni nu ar vrea să-și implanteze un set de căști wireless la baza urechilor, rămânând cu un set de conectori medicali voluminoși la vedere, inestetici și predispuși la infecție.
Dar dacă ai putea avea electronice high-tech pe deplin compatibile cu organismul uman, care odată implantate pot funcționa câțiva ani (sau mai mult) fără supraveghere medicală sau nevoia unei conduite deosebite în ce privește igiena, sau protejarea implantului respectiv? Potrivit cercetătorilor de la Institutul Sud-Coreean de Știință și Tehnologie (KIST), alimentarea wireless a electronicelor de mică putere este posibilă și fără ajutorul undelor radio de înaltă frecvență (inducție electromagnetică), exploatând în schimb particularitățile specifice ale mediului ambiant pentru a obține același rezultat.
Problema cu tehnologiile actuale de încărcare wireless bazate pe inducție electromagnetică este că energia transmisă poate fi cu ușurință captată de orice material electroconductor, și chiar mediul ambiant, dacă acesta are proprietăți electroconductoare. Spre exemplu, încărcarea wireless bazată pe inducție nu funcționează sub apă, sau dacă între dispozitivul emitor și cel receptor există o barieră electroconductoare, cum ar fi capacul unei carcase din aluminiu. Dar din fericire aceasta nu este singura modalitate de a transmite energie. Teoretic, poate fi orice: lumină intensă cu diferite lungimi de undă, sunete audibile și ultrasunete care urechea umană nu le poate ziua. Din fericire în cazul de față este vorba despre ultrasunete de înaltă frecvență, ușor de transmis și propagat în mediu lichid trecând mai întâi prin bariera pielii umane. De reținut este că ultrasunetele nu sunt în niciun fel dăunătoare pentru organismul uman, efectele fizice fiind resimțite abia la niveluri extreme de intensitate (ultrasunetele pot fi folosite în tratamentul pietrelor la rinichi, pentru spargerea acestora, ajutând eliminarea pe cale naturală).
Spre deosebire de undele radio de înaltă frecvență, ultrasunetele nu sunt cu ușurință absorbite de corpul uman producând efecte nedorite precum încălzirea țesuturilor și afectare celulară. Sesizând acest avantaj, echipa condusă de Dr. Sunghoon Hur și profesorul Hyun-Cheol Song a construit un receptor cu ultrasunete flexibil folosind materiale piezoelectrice avansate. Acest receptor funcționează chiar și atunci când este îndoit și poate lipi de suprafețe curbate, cum ar fi pielea. Testele au arătat că poate furniza wireless 20 de miliwați de putere prin 3 cm de apă și 7 miliwați prin 3 cm de piele – suficient pentru încărcare wireless a unor dispozitive de mică putere, cum ar fi senzori portabili sau implanturi.
Echipa a demonstrat că receptorul ar putea fi utilizat pentru încărcarea bateriilor, deschizând calea către implanturi de lungă durată, care nu necesită intervenții chirurgicale frecvente pentru înlocuirea bateriilor. Dr. Hur a declarat: „Prin această cercetare, am demonstrat că tehnologia de transmitere wireless a energiei prin ultrasunete poate fi aplicată în mod practic. Intenționăm să efectuăm cercetări suplimentare pentru miniaturizare și comercializare pentru a accelera aplicarea practică a tehnologiei.”
O primă aplicației pentru această tehnologie de încărcare wireless este dezvoltarea de nanogeneratoare capabile să trimită energie prin piele unor dispozitive implantate anterior pe cale chirurgicală, depășind obstacole mai vechi legate de eficiența redusă a transferului de energie. Dispozitivul testat la stadiul de prototip folosește un design special pentru a produce mai multă energie folosind ultrasunete mai blânde și care pot fi recepționate de la o distanță mai mare. Concret, sistemul de încărcare wireless cu ultrasunete a permis în cadrul testelor de laborator transmiterea unei tensiuni de aproximativ 26 de volți la o putere de 6,7 miliwați, încărcând un dispozitiv aflat la 35 mm distanță într-un mediu care imită țesutul corpului uman.
Noul adaptor de încărcare wireless bazat pe ultrasunete este flexibil, putând fi cu ușurință modelat în forma unei brățări sau curea, aplicată temporar în zona implantului al cărui acumulator dorești să îl reîncarci. Cum ar fi pompe de insulină implantabile sub piele, dispozitive pentru controlarea ritmului cardiac, implanturi auditive și de ce nu, viitoare dispozitive care imită funcționalitatea dispozitivelor smartwach sau smart ring comercializate în prezent.
