Кардиостимулятор запитали от сердца
Китайские исследователи создали кардиостимулятор, который не нуждается в замене источника питания: он получает электроэнергию за счет сокращения сердца пациента. Устройство успешно испытано — правда, пока только на свиньях.
Кардиостимуляторы следят за сердечным ритмом и в случае необходимости корректируют его. Это позволяет достаточно эффективно бороться с аритмиями, которые могут угрожать жизни пациентов, и сегодня по всему миру ежегодно проводятся сотни тысяч операций по вживлению кардиостимуляторов, а среди пожилых людей в развитых странах такое устройство может стоять чуть ли не у каждого пятидесятого. Кардиостимуляторы стали первой массовой вживляемой электроникой, но проблема с их питанием до сих пор не решена.
Арне Ларсон стал первым в истории человеком, которому вживили кардиостимулятор в 1958 году. Из-за разряда батарей ему пришлось сделать 26 операций, однако Ларсон прожил весьма долгую жизнь (1915-2001).
В прошлом медики и инженеры пытались использовать даже плутониевые источники питания, но от этой идеи пришлось отказаться — массовый оборот радиоактивного материала сам по себе грозил проблемами даже при условии надежного экранирования ядерной батарейки. Совершенствование химических батарей существенно продлило срок службы кардиостимулятора, но даже одна хирургическая операция в десять лет сопряжена с лишними рисками, и хорошо бы без нее обойтись.
В статье Li et al. Direct Powering a Real Cardiac Pacemaker by Natural Energy of a Heartbeat, опубликованной в ACS Nano, исследователи из Шанхая описали пьезоэлектрический источник питания, способный выдавать ток в 15 микроампер, что вполне достаточно для микросхемы кардиостимулятора и поддержания заряда на случай стимуляции сердца.
Рисунок из пресс-релиза ACS Powering a pacemaker with a patient’s heartbeat.
Пьезоэффект, который использовали ученые, многим знаком по зажигалкам, в которых сжатие специального кристалла преобразуется в дающий искру электрический импульс; для питания кардиостимулятора была изготовлена гибкая пластина с двумя пьезоэлектрическими элементами.
Пластину разместили около сердца подопытной свиньи. Сокращения сердца приводили к периодическому сгибанию и разгибанию пластины, сжатию и растяжению пьезоэлементов, и таким образом генерировался электрический ток. Опыты показали, что мощности устройства достаточно для работы кардиостимулятора без внешней подзарядки, поэтому в будущем можно будет создать подобный прибор и для человека.
Алексей Тимошенко, «Чердак»
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
