Сегодняшние производители электроники стремятся уменьшить физические размеры своих устройств. Возможно, никто не требует таких достижений больше, чем медицинская промышленность, где хорошая эргономика и постоянный мониторинг улучшают результаты лечения пациентов.
Исследователи из Университета Пердью создали передатчик с беспроводным питанием – отказавшись от батарей в пользу удобной имплантации. Ученые из Университета Пердью демонстрируют его способность отслеживать состояние здоровья глаз и сердца с течением времени.
Хронические заболевания распространены в мире, и только в развитых странах более трех миллионов человек живут с глаукомой и где более 647000 человек ежегодно умирают от болезней сердца. Лечение наиболее эффективно, когда эти состояния обнаруживаются на ранней стадии. Пациенты часто снабжены медицинскими приборами, чтобы улучшить мониторинг здоровья. К ним относятся тонометры для глаукомы и мониторы Холтера или регистраторы событий для сердечных заболеваний. Передатчик Университета Пердью имплантируется для отслеживания важных показателей здоровья, таких как глазное давление, сердечный ритм, артериальное давление и многое другое.
Он передает эту информацию другим датчикам, обеспечивая картину здоровья в реальном времени. Показания легко усваиваются, и пациентам не нужно постоянно возиться с оборудованием.
Новейший радиочастотный передатчик Purdue основан на микрочиповой технологии и предназначен для безупречной работы с беспроводными датчиками. Эти датчики, напротив, существуют снаружи внутри интеллектуальных устройств, в частности смартфонов или носимых устройств, таких как умные часы.
Передатчик помогает собирать и передавать непрерывные данные на сенсорные приемники биомедицинских устройств. Таким образом, пациенты могут активно выполнять круглосуточные проверки состояния здоровья через подключенные приложения. Компонент образует мост между человеческим телом и мониторами здоровья. Сам же микропередатчик не содержит батареи. Исследователи полагают, что компонент с батарейным питанием будет слишком большим и тяжелым, особенно при окулярной имплантации. Соответственно, передатчик по беспроводной сети получает питание от других подключенных устройств (например, смартфона).
Это достигается с помощью резонансной полости, позволяющей передатчику собирать мощность от сопряженного устройства с помощью его проводного приемника. Команда исследователей достигла КПД 11,5% с помощью этого метода. Поскольку эта крошечная полость проводит меньше общей мощности, команда выбрала конструкцию с низким энергопотреблением. Это решение снижает энергопотребление подключенных устройств.
Компонент представляет собой узкополосный передатчик 2,4 ГГц, который использует 434 МГц. Его петлеобразная антенна излучает сигнал, будучи индуктивным. В результате взаимодействие между магнитными полями облегчает передачу энергии. Эти поля генерируются с помощью переменных (динамических) токов. Индуктивная связь по мощности не может использовать для сравнения постоянные токи, поскольку эти статические поля не могут передавать энергию.
Микросхема имеет два режима: непрерывный режим передачи данных и спящий режим для непрерывного сбора данных в течение заданных периодов времени. Это способствует минимизации энергопотребления. Рассеиваемая мощность во время сна составляет 128 пиковатт. Активная потребляемая мощность составляет 70 микроватт при передаче данных на скорости 10 Мбит/с. Устройство излучает мощность -33 дБм при эффективности 7 пДж на бит. Исследователи утверждают, что это лучший на сегодняшний день показатель для соответствующих передатчиков.
© digitrode.ru