Trasferimento di energia senza fili per l’alimentazione di dispostivi medici impiantabili

Salute, benessere e dinamiche socioculturali

Obiettivo generale della ricerca

Sviluppo di un “link wireless” per l’alimentazione di dispositivi medici impiantabili (IMD). L’alimentazione costituisce un punto chiave per migliorare le prestazioni di IMD come i pacemaker, fondamentali per il trattamento di importanti malattie. Si svilupperanno due differenti collegamenti: uno ad accoppiamento induttivo operante a basse frequenze (centinaia di MHz), ed uno che sfrutti delle rectenne e che operi ai GHz (1-10GHz). Si svilupperanno uno o più prototipi e saranno condotte campagne di misura delle prestazioni in termini di affidabilità ed efficienza dei link progettati. Inoltre, si verificherà la compatibilità elettromagnetica dei prototipi sviluppati

Principali risultati prodotti

Design, realizzazione e caratterizzazione di un link di potenza ad accoppiamento induttivo (Rapporto Tecnico)
Link di potenza ad accoppiamento induttivo (Prototipo)
Design, realizzazione e caratterizzazione di un link di potenza in campo lontano (Rapporto Tecnico)
Link di potenza in campo lontano (Prototipo)
Design, realizzazione e caratterizzazione del dimostratore finale (Rapporto Tecnico)
Dimostratore Finale (Prototipo)

Principale know-how prodotto

Sviluppo di modelli teorici per il progetto di sistemi per la trasmissione di potenza wireless di tipo near-field ad accoppiamento magnetico
Dimostrazione della fattibilità dell’utilizzo della banda MedRadio per applicazioni di trasmissione di potenza ad impianti medici mediante lo sviluppo di sistemi ad accoppiamento induttivo di tipo risonante
Studio di fattibilità dell’utilizzo di sistemi di trasmissione di potenza di tipo-far-field per la ricarica di impianti medici

Sfida sociale: Qualità della vita

Il progetto si propone di sviluppare una tecnologia che consenta di migliorare la qualità della vita di coloro che hanno la necessità di utilizzare un impianto medico. Nello specifico, l'obiettivo è quello di sviluppare un collegamento di potenza per la ricarica wireless di impianti medici di comune utilizzo (come i pacemaker utilizzati per la stimolazione cardiaca) che garantisca un valore aggiunto rispetto alle soluzioni già proposte in letteratura. Sono stati sviluppati due dimostratori che provano la fattibilità di utilizzare un collegamento di potenza in campo vicino per l'alimentazione del dispositivo medico di riferimento. È stato dimostrato che è fattibile ricaricare in modalità wireless dispositivi medici come i pacemaker con evidenti vantaggi per tutti coloro che necessitano di tali dispositivi

Collaborazioni internazionali rilevanti attivate

Collaborazioni nazionali rilevanti attivate

Pubblicazioni

Monti G., Che W., Wang Q., Costanzo A., Dionigi M., Mastri F., Mongiardo M., Perfetti R., Tarricone L., Chang Y. (2016) Wireless Power Transfer With Three-Ports Networks: Optimal Analytical Solutions. IEEE Transactions on Circuits and Systems-I
Monti G., Dionigi M., Mongiardo M., Perfetti R. (2016) Optimal Design of Wireless Energy Transfer to Multiple Receivers: Power Maximization. IEEE Transactions on Microwavave Theory and Techniques
Monti G., De Paolis M.V., Corchia L., Tarricone L. (2016) Wireless resonant energy link for pulse generators implanted in the chest. IET Microwaves, Antennas e Propagation
Monti G., De Paolis M.V., Corchia L., Mongiardo M., Tarricone L. (2017) Inductive link for power and data transfer to a medical implant. Wirelessly Powering: The Future
Monti G., Mongiardo M., Mastri F., Costanzo A., Corchi L., Tarricone L. (2016) Non-radiative Wireless Power Transmission: Theory and Applications. Wireless Power Transfer Algorithms, Technologies and Applications Ad Hoc Communication Networks
Dionigi M., Mongiardo M., Monti G., Perfetti R. (2017) Modelling of wireless power transfer links based on capacitive coupling. International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields
Monti G., Tarricone L., Mongiardo M. (2017) Two-port network approach for a wireless power transfer link using a cascade of inductively coupled resonators. International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields
Costanzo A., Dionigi M., Mastri F., Mongiardo M., Monti G., Russer J.A., Russer P., Tarricone L. (2017) Conditions for a Load-Independent Operating Regime in Resonant Inductive WPT. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
Monti G., Cost Action IC1301 Team. (2017) Europe and the Future for WPT: European Contributions to Wireless Power Transfer Technology. IEEE Microwave Magazine
Mastri F., Mongiardo M., Monti G., Dionigi M., Tarricone L. (2017) Gain expressions for resonant inductive wireless power transfer links with one relay element Part of: Wirelessly Powering: The Future. Wireless Power Transfer
Monti G., De Paolis M.V., Corchia L., Tarricone L. (2017) Wireless resonant energy link for pulse generators implanted in the chest. IET Microwaves, Antennas & Propagation
Corchia L., Monti G., De Benedetto E., Tarricone L. (2017) Wearable Antennas for Remote Health Care Monitoring Systems. International Journal of Antennas and Propagation
Monti G., Masotti D., Paolini G., Corchia L., Costanzo A., Dionigi M., Mastri F., Mongiardo M., Sorrentino R., Tarricone L. (2018) EMC and EMI issues of WPT systems for wearable and implantable devices. Ieee Electromagnetic Compatibility Magazine
Corchia L., Monti G., Tarricone L. (2018) Durability of Wearable Antennas Based on Nonwoven Conductive Fabrics: Experimental Study on Resistance to Washing and Ironing. International Journal of Antennas and Propagation