磁电学可以为毫米大小的无线生物电子系统提供大功率
Wonjune Kim1, C Anne Tuppen1, Fatima Alrashdan1
1Department of Electrical and Computer Engineering, Rice University, Houston, Texas 77005, USA.
Journal of applied physics
|September 11, 2023
概括
研究人员开发了一种新的无线电力传输 (WPT) 方法,用于植入生物电子设备. 这种新的方法显著提高了功率密度,为小型无电池植入物提供了更先进的医疗应用.
科学领域:
- 生物电子设备是生物电子设备.
- 材料科学是一种材料科学.
- 无线电力传输是无线电力传输.
背景情况:
- 最少侵入性的植入式生物电子设备需要向小型植入物提供大量的电力.
- 目前的无线电力传输 (WPT) 方法在微型设备的功率密度上面临限制.
- 磁电 (ME) 材料通过将磁场转换为电压,为高效的WPT提供了潜力.
研究的目的:
- 用ME材料分析WPT的模型.
- 确定影响WPT效率和功率密度的关键参数.
- 为了优化毫米大小的无线生物电子植入物功率密度.
主要方法:
- 开发了一个WPT模型,使用磁电 (ME) 材料.
- 研究了材料粘附,紧和厚度对WPT性能的影响.
- 优化了ME接收器设计,以提高功率传输.
主要成果:
- 实现了3.1mW/mm2的功率密度,比之前报告的植入物深度≥1厘米的四倍多.
- 分别为10mm2和27mm2的ME接收器提供了31mW和56mW.
- 与其他类似尺寸设备的WPT方法相比,证明了超过5倍的功率交付.
结论:
- 优化的ME材料配置显著提高了生物电子植入物WPT功率密度.
- 实现的功率密度可以实现更高功耗的生物电子应用.
- 这一进步为先进,无电池,毫米尺寸的生物电子设备铺平了道路.
