Focalização de energia magnética de ultra-baixa frequência para alimentação sem fio altamente eficaz de dispositivos eletrônicos implantáveis de tecido profundo

RESUMO A vida útil limitada das baterias é um desafio na aplicação de dispositivos eletrônicos implantáveis. As tecnologias de alimentação sem fio existentes, como ultrassom, luz infravermelha próxima e campos magnéticos, não conseguem carregar dispositivos implantados em tecidos profundos, resultando em atenuação de energia através dos tecidos e geração de calor. Aqui, foi desenvolvida uma metodologia de focalização de energia magnética de ultra-baixa frequência (ULFMEF) para a alimentação sem fio altamente eficaz de dispositivos implantáveis em tecidos profundos. Um transmissor portátil foi utilizado para emitir o campo magnético de baixa frequência (50 Hz), que impulsiona remotamente a rotação síncrona de um núcleo magnético integrado no dispositivo implantável em forma de pellet, gerando um campo magnético rotativo interno para induzir eletricidade sem fio nas bobinas acopladas do dispositivo. A ULFMEF pode alcançar transferência de energia através de tecidos espessos (até 20 cm) com excelente potência transferida (4–15 mW) e sem efeitos térmicos nos tecidos, o que é notoriamente superior às tecnologias de alimentação sem fio existentes. A ULFMEF é demonstrada para alimentar dispositivos micro-LED implantáveis para neuromodulação optogenética e carregou sem fio uma bateria implantável para estimulação elétrica programável no nervo ciático. Ela também contornou cascas protetoras grossas e duras para alimentar os dispositivos implantados. Assim, a ULFMEF oferece uma metodologia altamente avançada para a geração de biodispositivos alimentados sem fio.