Антенна для беспроводного питания устройств в МРТ, разработанная учеными Нового физтеха Университета ИТМО в Санкт-Петербурге, принимает почти в два раза больше энергии, чем ранее представленные прототипы, сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу университета.

В статье журнала Physical Review Applied, в которой разработчики описывают новое устройство, они отмечают, что специализированные радиочастотные катушки и датчики, размещенные внутри магнитно-резонансного томографа (МРТ), значительно расширяют его функциональные возможности. Однако устройства с кабельным подключением имеют ряд недостатков и менее безопасны, чем беспроводные.

Для решения задачи беспроводного питания устройств, расположенных внутри тоннеля аппарата МРТ, ученые Нового физтеха ИТМО разработали антенну, принцип работы которой базируется на использовании энергии радиочастотного поля сканера.

Конструкция устройства содержит приемную структуру (антенна, работающая в ближнем поле) и преобразователь радиочастотных колебаний в постоянное напряжение.

Аспирант Нового физтеха Олег Бурмистров пояснил: «В МРТ, у переменного магнитного поля есть вектор, который имеет определённое направление в каждый момент времени. В существующих концептах систем беспроводной передачи энергии принимается линейная поляризация. В таком случае направление вектора меняется только вдоль одной линии (например, вверх и вниз)».

Ученые решили использовать круговую поляризацию (вращение вектора напоминает ход часов), которая точно соответствует движению вектора поля внутри аппарата МРТ, что позволило повысить эффективность системы. Новое устройство способно принимать почти в два раза больше энергии, чем ранее представленные устройства, рассказал Бурмистров.

Кроме того, если во многих концепциях для беспроводной передачи энергии внутри МРТ требуется размещать дополнительную антенну, то использование устройства, разработанного в ИТМО, не требует изменения конструкции томографа.

Предложенное учеными решение можно внедрять также в системы питания беспроводных катушек и небольшие устройства, такие как нагрудные кардиодатчики или сенсоры дыхания.

В процессе разработки изделия учеными было проведено численное моделирование, изготовлен и исследован прототип — проверена эффективность предложенного решения на нескольких моделях клинических аппаратов МРТ.

Младший научный сотрудник Нового физтеха к. т. н. Павел Серегин отметил, что численное моделирование позволило проверить безопасность системы и то, что новая антенна не влияет на однородность полей, а значит, не ухудшает качество МР-изображений.

«Проверив устройство на фантомах (сосудах с жидкостью, имитирующих организм человека) внутри клинических томографов, мы подтвердили работоспособность и безопасность разработки на практике», — подчеркнул Серегин.

В настоящее время мощность устройства составляет порядка тысячи мВт, которой достаточно для питания небольшой электроники. Дальнейшие планы исследователей предполагают увеличение мощности антенны, которое позволит охватить практически весь класс устройств, применяемых во время процедуры МРТ.