Pronalaženje bezbednog i efikasnog izvora napajanja je ključni korak u razvoju takvih elektronskih uređaja.

 ”Ako predlažemo da sistem boravi u telu duže vreme, napajanje postaje ključno. Imajući mogućnost prenosa napajanja bežično, to nam otvara nove mogućnosti i tako smo i pristupili ovom problemu”, rekao je Đovani Traverso, istraživački partner na Koh institutu za integrativno istraživanje raka, gastroenterolog i inženjer biomedicine.

 Nova strategija koja je opisana u časopisu ”Scientific Reports” zasniva se na bežičnom prenosu energije iz antene koja se nalazi izvan tela u drugu antenu koja se nalazi u digestivnom traktu. Ovom metodom se omogućuje dovoljno snage da se pokrenu senzori koji bi mogli da prate puls, temperaturu ili nivoe pojedinih nutrijenata ili gasova u stomaku.

 ”U ovom trenutku ne postoji način da izmerimo stvari kao što su temperatura tela ili koncentracija mikroelemenata na duži vremenski period, a sa ovim uređajima možemo početi da radimo istraživanja takvog tipa”, rekao je Abubakar Abid, bivši student MIT-a.

Bežični prenos energije

 Istraživački tim je radio nekoliko godina na različitim vrstama ”uređaja za gutanje”, uključujući i senzore koji mogu pratiti vitalne znake i uređaje za isporuku lekova koji mogu ostati u digestivnom traktu nedeljama ili mesecima. Za napajanje ovih uređaja, tim je istraživao različite opcije uključujući i galvanski element koji je omogućio interakcije sa želudačnom kiselinom. Međutim, nedostatak korišćenja ove vrste baterija je da metalne elektrode prestaju sa radom tokom vremena. U njihovom najnovijem istraživanju tim želi da smisli način da napaja uređaje bez upotrebe elektroda, što im omogućava da ostanu u digestivnom traktu neodređeno vreme.

 Istraživači su najpre razmotrili mogućnost korišćenja bežičnog prenosa energije između dve antene koje se nalaze na veoma malim rastojanjima. Ovaj pristup se koristi za punjenje mobilnih telefona, ali pošto antene moraju biti veoma blizu, istraživači su shvatili da ova metoda ne bi funkcionisala jer bi antene bile udaljene 5-10 centimetara.

 Umesto toga, odlučili su da istraže prenos koji može da prenese energiju preko većih udaljenosti. Istraživači sa Stanford Univerziteta su nedavno istraživali ovu metodu za napajanje pejsmejkera, ali niko nije pokušao da je koristi za napajanje uređaja u digestivnom traktu. Koristeći ovaj pristup, istraživači su bili u mogućnosti da dostave od 100-200 mikrovati snage do njihovih uređaja, što je više nego dovoljno za napajanje malih uređaja. Temperaturni senzor koji bežično prenosi očitavanje temperature svakih 10 sekundi zahtevao bi oko 30 mikrovati snage.

 U istraživanju sprovedenom na svinjama, spoljna antena je bila u stanju da prenese energiju na udaljenosti od 2-10 centimetara, a istraživači su utvrdili da prenos energije nije izazvao nikakva oštećenja tkiva.

Da li je ovo alternativa baterijama?

 Za ovu studiju, istraživači su koristili kvadratnu antenu čija je strana 6.8 milimetara. Unutrašnja antena mora biti dovoljno mala da može lako da se proguta, ali spoljna antena može biti veća, što pruža mogućnost generisanja veće količine energije. Spoljašnji izvor napajanja može se koristiti za stalno napajanje ili za punjenje internog uređaja.

 Ovaj rad, u kombinaciji sa uzbudljivim napretkom elektronike, nisko-energetskih sistema- čipova, i minijaturizacije, može da omogući mnoga očitavanja, nadgledanja čak i aktivaciju aplikacija.

 Istraživači nastavljaju da istražuju različite načine za napajanje uređaja u čovekov telu i nadaju se da će neki od njihovih uređaja biti spreman za ljudsko testiranje u roku od pet godina.

The post MIT razvija bežične uređaje za lečenje appeared first on Automatika.rs.

Budućnost bežičnih komunikacija velikih brzina mogla bi biti obeležena plazma antenama koje su u stanju da prenose usmerene radio talase, za koje bi disipacija bila suviše velika pri prenosu konvencionalnim antenama. Fizički gledano, antena predstavlja skup provodnika, koje označavamo kao elementi antene. Razlikujemo više tipova antena, za radio prenos, TV i radarske sisteme.

  Za radio antene su karakteristične frekvencijska modulacija i opseg od 88 108 MHz i amplitudska modulacija uz odgovarajući opseg od 535-1605 MHz. Kod televizijskih antena razlikujemo UHF i VHF opsege. Plazma antene predstavljaju tip antena gde su metalni provodnici zamenjeni plazmom. To su antene koje rade na radio frekvencijama i one koriste plazmu kao medijum elektromagnetnog značenja. Plazma antena je zapravo skup od više hiljada dioda na silicijumskom čipu, koji dovodi do stvaranja malog oblaka elektrona tokom trajanja punjenja. Ovi mali, gusti oblaci reflektuju visokofrekventne talase, poput ogledala, pri čemu dolazi do formiranja snopa, pojedinačnim aktiviranjem određenih dioda. Sposobnost formiranja snopa omogućuje ultra-brzi prenos podataka. Visoke frekvencije su ekvivalentne malim talasnim dužinama te se u tom slučaju koriste i manje antene. Smanjenjem dimenzija antene, ona postaje jeftinija. Takođe postoji i tzv. gas plazma antena, koja je, zbog toga što svi elementi nisu u čvrstom stanju, kao i zbog većih dimenzija i pokretnih delova, komplikovanija za izradu. To ostavlja prostor za korišćnjenje plazma antena u čvrstom stanju, u narednim Wi-Gig generacijama, uz opseg od 7 Gbps i frekvencije do 60 GHz.  Važna prednost plazma antena u odnosu na konvencionalne antene je manja težina. Kada plazma antena nije pod naponom, veoma je teška njena detekcija putem radara. Plazma antene povećavaju brzine bežičnog prenosa, i mogu predstavljati osnovu za sledeće Wi-Fi generacije, koje bi omogućile super brzi bežični prenos. Takođe se mogu koristiti za formiranje jeftinih radarskih sistema, koji bi mogli biti montirani na automobile, kako bi bila omogućena navigacija u stanju loše vidljivosti.

 Što se tiče ograničenja plazma antena, jedan od nedostataka bi bila visoka cena i komplikovana izrada. Zatim, u visoko frekventnim opsezima, pošto se radi o malim talasnim dužinama, signal ne bi mogao da prolazi kroz prepreke poput zida, te bi došlo do odbijanja signala. Plazma antene bi teorijski mogle rešiti dosta problema pošto rade u širem opsegu frekvencija, iako su gas plazma antene dosta komplikovanije za izradu (i samim tim skuplje) u odnosu na silicijumske diode koje predstavljaju alternativno rešenje, a koje su dovoljno male da mogu stati u unutrašnjost mobilnog telefona.

The post Novi svet Plazma antena appeared first on Automatika.rs.