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 біомедичного пристрою, що імплантується: як створити ефективне джерело енергії, щоб апарати, котрі імплантуються, могли працювати протягом всього часу життя пацієнта, без необхідності проведення операцій по заміні батарей», – коментує глава дослідження, професор інженерії Дартмутського коледжу Джон Чжан, команда якого спільно з фахівцями з Техаського університету в Сан-Антоніо завершила перші доклінічні випробування пристрою.
«Не менш важливо, щоб пристрій не заважав функціонуванню організму. Він повинен бути не тільки біосумісним, легким, гнучким і дуже компактним, щоб працювати в зв’язці з кардіостимуляторами, але також і мати можливість 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’єзоелектричну плівку «PVDF». При додаванні на плівку спеціальної 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 в режимі реального часу.
Результати трирічних закритих випробувань нового пристрою на тваринах 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 медично-технологічних компаній», – додає Чжан.
