Сила сердечного ритма настолько высока, что способна подзаряжать устройства, предназначенные для спасения жизни человека, говорится в исследовании специалистов из Дартмутского колледжа (США). Разработанное инженерами колледжа компактное устройство способно собирать кинетическую энергию сердца и превращать ее в электричество для питания разнообразной имплантируемой электроники, сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте EurekAlert!

Миллионы людей по всему миру полагаются на работу кардиостимуляторов, дефибрилляторов и других жизненно необходимых электронных устройств, работающих от компактных аккумуляторов. Как правило эти аккумуляторы необходимо заменять каждые 10 лет. Каждая замена требует проведения дорогостоящей хирургической операции, которая может сопровождаться рисками осложнений и инфекций.

«Мы пытаемся решить очень важную проблему, характерную для любого имплантируемого биомедицинского устройства: как создать эффективный источник энергии, чтобы имплантируемые аппараты могли работать в течение всего времени жизни пациента, без необходимости проведения операций по замене батарей», — комментирует глава исследования, профессор инженерии Дартмутского колледжа Джон Чжан, команда которого совместно со специалистами из Техасского университета в Сан-Антонио завершила первые доклинические испытания устройства.

«Не менее важно, чтобы устройство не мешало функционированию организма. Оно должно быть не только биосовместимым, легким, гибким и очень компактным, чтобы работать в связке с уже использующимися видами кардиостимуляторов, но также и обладало возможностью масштабирования для добавления многофункциональности», — добавляет соавтор исследования Лин Донг.

Команда предлагает модифицировать существующие кардиостимуляторы и собирать кинетическую энергию с главного электрода, который прикрепляется к сердцу, чтобы затем переводить ее в электричество для подзарядки аккумуляторов. Добавленный к электроду материал для сбора кинетической энергии представляет собой тонкую полимерную пьезоэлектрическую пленку «PVDF». При добавлении на пленку специальной пористой структуры, она обретает возможность конвертировать энергию даже незначительного механического движения в электричество. Дополнительный плюс устройства заключается в том, что модуль в таком виде можно использовать в качестве датчика для мониторинга за состоянием пациента в режиме реального времени.

Результаты трехлетних закрытых испытаний нового устройства на животных командой инженеров Дартмутского колледжа и Техасского университета в Сан-Антонио были опубликованы в статье журнала Advanced Materials Technologies.

Профессор Джон Чжан отмечает, что до завершения доклинических испытаний остается еще около двух лет. По их итогам еще некоторое время потребуется для получения одобрения на использование устройств людьми. Таким образом, надеется ученый, самозарядные кардиостимуляторы смогут появиться на рынке в течение ближайших пяти лет.

«Мы завершили первую серию исследований на животных и получили многообещающие результаты, которые будут опубликованы в ближайшее время. Нашей разработкой уже заинтересовались несколько крупных медицинско-технологических компаний», — добавляет Чжан.