Сила серцевого ритму настільки висока, що здатна заряджати пристрої, призначені для порятунку життя людини, йдеться в дослідженні фахівців з Дартмутського коледжу (США). Розроблений інженерами коледжу компактний пристрій здатне збирати кінетичну енергію серця і перетворювати її в електрику для живлення різноманітної имплантируемой електроніки, повідомляється в прес-релізі, опублікованому на сайті EurekAlert!
Мільйони людей по всьому світу покладаються на роботу кардіостимуляторів, дефібриляторів та інших життєво необхідних електронних пристроїв, що працюють від компактних акумуляторів. Як правило ці акумулятори необхідно замінювати кожні 10 років. Кожна заміна вимагає проведення дорогої хірургічної операції, яка може супроводжуватися ризиками ускладнень та інфекцій.
«Ми намагаємося вирішити дуже важливу проблему, характерну для будь-якого имплантируемого пристрою біомедичного: як створити ефективний джерело енергії, щоб імплантуються апарати могли працювати протягом всього часу життя пацієнта, без необхідності проведення операцій по заміні батарей», — коментує керівник дослідження, професор інженерії Дартмутського коледжу Джон Чжан, команда якого спільно з фахівцями з Техаського університету в Сан-Антоніо завершила перші клінічні випробування пристрою.
«Не менш важливо, щоб пристрій не заважало функціонування організму. Воно повинно бути не тільки біосумісним, легким, гнучким і дуже компактним, щоб працювати у зв’язці з вже використовуються видами кардіостимуляторів, але також і володіла можливістю масштабування для додавання багатофункціональності», — додає співавтор дослідження Лін Донг.
Команда пропонує модифікувати існуючі кардіостимулятори і збирати кінетичну енергію з головного електрода, який прикріплюється до серця, щоб потім переводити її в електрику для підзарядки акумуляторів. Доданий до електрода матеріал для збору кінетичної енергії являє собою тонку полімерну п’єзоелектричних плівку «PVDF». При додаванні на плівку спеціальній пористої структури, вона знаходить можливість конвертувати енергію навіть незначного механічного руху в електрику. Додатковий плюс пристрою полягає в тому, що модуль в такому вигляді можна використовувати в якості датчика для моніторингу за станом пацієнта у режимі реального часу.
Результати трирічних закритих випробувань нового пристрою на тварин командою інженерів Дартмутського коледжу і Техаського університету в Сан-Антоніо були опубліковані в статті журналу Advanced Materials Technologies.
Професор Джон Чжан зазначає, що до завершення доклінічних випробувань залишається ще близько двох років. За їх підсумками ще деякий час буде потрібно для отримання схвалення на використання пристроїв людьми. Таким чином, сподівається вчений, самозарядні кардіостимулятори зможуть з’явитися на ринку протягом найближчих п’яти років.
«Ми завершили першу серію досліджень на тваринах і отримали багатообіцяючі результати, які будуть опубліковані найближчим часом. Нашою розробкою вже зацікавилися кілька великих медико-технологічних компаній», — додає Чжан.
