Сегодня батарея является наиболее громоздкой частью практически любого мобильного электронного устройства. Часто это становится серьёзным препятствием. Например, в области медицинских имплантатов, где приборы порой должны быть размером с зерно. Выходом из положения может стать технология беспроводной зарядки извне, но тут до сих пор существуют серьёзные проблемы.

Тут стоит вспомнить о том, что электромагнитные волны можно условно разделить на два класса. Волны дальнего поля способны перемещаться на большие расстояния, но слабо взаимодействуют с телом. Волны ближнего поля, которые используются в беспроводной электронике, передают энергию на короткие расстояния, но преломляются при прохождении сквозь ткани и органы. До сих пор оба класса электромагнитных волн не могли эффективно использоваться для обеспечения работы медицинских имплантатов.

Команда инженеров под руководством Ады Пун (Ada Poon) из Стэндфорда объединила лучшие качества той и другой разновидности волн и создала источник питания, который генерирует волны ближнего поля, безвредные для человека и способные проникать в тело для зарядки небольших медицинских устройств.

Рис. 1. Стимуляторы сердца и мозга могут эффективно заменить лечение с помощью некоторых медикаментов (фото Stanford University).

Устройство представляет собой пластину размером с кредитную карту. Когда созданные им волны переходят из воздуха в ткани пациента, они преломляются таким образом, что могут эффективно проникать глубоко внутрь тела. Учёные назвали это явление волнами среднего поля.

Открытие может привести к развитию нового класса устройств, способных заменить лекарственные препараты для лечения болезней, требующих стимуляции нервных путей.

«С помощью этого метода, можно смело передавать энергию крошечным имплантатам, установленным для стимуляции сердца или мозга за пределами диапазона существующих систем ближнего поля», — говорит соавтор исследования Джон Хо (John Ho) в пресс-релизе университета.

Рис. 2. Предложенный учёными имплантат содержит крошечную катушку, которая без проводов получает энергию от внешнего генератора (иллюстрация Stanford University).

Исследователи провели испытания системы, заряжая миниатюрную батарею кардиостимулятора, установленного в грудной клетке кролика. Уже сейчас Пун и её коллеги готовятся к испытаниям новой технологии на людях. Если клинические тесты будут разрешены, потребуется ещё несколько лет, чтобы доказать безопасность и эффективность новой технологии.

Подробнее с результатами работы можно познакомиться в статье, опубликованной в журнале PNAS.