隨著全球對可植入醫療設備需求的上升，人們對這些設備的長期可用性和患者安全性的關注也隨之增加。像心臟起搏器、神經刺激器和藥物釋放系統等設備，因應老齡化人口、慢性疾病和意外傷害而變得愈加普遍。然而，儘管這些設備有潛力挽救生命，但它們也存在一個關鍵的限制：電池最終會耗盡，需要更換。每當電池耗盡時，患者必須再次接受手術。這些反覆的手術不僅帶來嚴重的健康風險，還會引起患者的不適，因此電池充電成為醫療設備領域未解決的重大問題。
一個來自南韓的研究團隊可能找到了一個突破性的解決方案。大邱慶北科技院的張振浩教授及其團隊開發了一種基於超聲波的無線充電系統，能夠在不需手術的情況下安全而高效地為可植入設備的電池充電。該系統的第一層捕捉進來的超聲波並將其轉換為電能，第二層則收集剩餘的超聲波能量，進一步產生額外的電力。通過結合兩層的輸出，該系統的效率比傳統的能量收集器高出超過20%。
研究團隊在進行製造之前，通過模擬優化了能量收集器的設計。完成製作後，兩層設備被電氣連接，以最大化總功率輸出。該設備在水中實現了每平方厘米497.47毫瓦的功率密度，總輸出為732.27毫瓦，足以在1.7小時內為140毫安時的電池充滿電。為了在現實條件下評估性能，研究人員用30毫米厚的豬組織來模擬人體，即使在這些限制下，能量收集器仍能提供312.34毫瓦的功率。
為了進一步測試這項技術，張教授的團隊進行了兩項關鍵實驗。在第一項實驗中，他們在水下設置中，以30毫米的距離在僅1小時40分鐘內成功為140毫安時的商業電池充滿電。在第二項實驗中，使用相同厚度的豬組織模擬人體，他們在1小時20分鐘內為60毫安時的電池充滿電。這兩項結果都被認為是世界一流的，所達到的功率輸出是先前報告的超聲充電系統的兩倍以上。
張教授指出，這項研究展示了一項創新技術，能有效收集以往未被充分利用的超聲波能量，用於可植入醫療設備的無線充電。他補充說，團隊計劃進一步改進技術以實現商業化，“我們的目標是商業化一個能在一小時內充滿電的系統，結合這種基於超聲波的無線充電技術與高效能的半導體元件。”若此計劃成功，將能消除反覆手術的需求，並可能在不久的將來為更小、更智能且更耐用的可植入電子設備開闢新機會。該研究已刊登於《生物傳感器與生物電子學》期刊上。
