Кардиостимулятор – прямо в сердце

26 Января 2014
Кардиостимулятор – прямо в сердце
На сегодняшний день в мире есть сотни тысяч людей, которые вынуждены жить с кардиостимуляторами. У данных устройств есть несколько проблем. Во-первых, они часто громоздкие или требуют отдельного источника питания. Во-вторых, людям необходимо время от времени менять батарейки в кардиостимуляторах, что не всегда удобно. По статистике, носителям хирургически установленных стимуляторов приходится раз в 3-5 лет ложиться на операционный стол для замены аккумулятора.

Первая попытка

В 2012 году найти решение старались во время научных сессий Американской ассоциации кардиологов. Разработчики, которых возглавляет Амин Карами (Amin Karami), опубликовали результаты своего исследования. Специалисты сделали стимулятор с использованием пьезоэлектрических материалов. Они применяются в большом количестве продукции от сенсоров до крошечных динамиков. Популярность объясняется тем, что материалы производят больше тока при сжатии.


Команда специалистов из Иллинойского университета

Их используют для физических сенсоров, потому что они конвертируют давление в электрический сигнал, который можно измерить. Специалистам удалось создать новый тип кардиостимулятора. Наработку из данного материала подключили к устройству, симулирующему удары сердца. Разработчики отметили, что прототип получил достаточно энергии для работы кардиостимулятора. Планировалось использовать данную технологию в производстве, но с тех пор от её авторов ничего не слышно.

По следам пионеров


Задумку разработчиков подхватили в Иллинойском университете в Урбане-Шампейне. Сотрудники вуза тоже предложили накладывать кардиостимуляторы на сердце. Никаких аккумуляторов, громоздких конструкций и другого железа. При этом поставлять дополнительную энергию будет сам орган. Исследователи показали, что способны собирать энергию от движения внутренних органов для заряда стимуляторов и других медицинских устройств, чьи батареи сложно поменять.

Глава исследователей Джон Роджерс (John Rogers) утверждает, что готовая версия кардиостимулятора не появится в ближайшее время. Пока модель тестировали только на животных и небольшое количество времени. Во время экспериментов подопытных не зашивали и держали под анестезией. Эксперты крепили маленькие гибкие чипы к органам животных. Успешные опыты были проведены на сердцах овец, свиней и коров.

На сегодняшний день разработчикам уже удалось сделать совершенно новый тип кардиостимулятора. Специалистам нужно время, чтобы удостовериться в том, что один чип сможет поддерживать жизнь человека как минимум десятилетие. По задумке хирургически устанавливаемый гаджет использует заряды электричества для ритмичного сокращения сердца.


Прототип кардиостимулятора на сердце

По такому же принципу способны работать мониторы, которые отслеживают сердцебиение человека и другие устройства, имплантированные в тело. Специалисты не первые, кому пришла в голову подобная идея, но их подход уникален. В наработке используются сгибаемые пьезоэлектрические микросхемы, сделанные из цирконата-титанат свинца. Крошечный чип производит в 3-5 раз больше тока. Об этом говорится в докладе, напечатанном в журнале Proceedings of the National Academies of Science.

В дополнении к этому, техника инкапсуляции защищает кардиостимулятор от иммунной системы организма. Разработчиками было установлено, что одна микросхема способна выдержать до 20 млн сжиманий. Гибкие пластины лучше подходят для реального тела, чем громоздкие электронные устройства.

Перспективы

Специалисты утверждают, что получение энергии природным путем предлагает приятную альтернативу традиционным источникам электричества. В будущем наработки экспертов могут использоваться в других типах биохимических устройств. Разработанная технология способна получать энергию от движения легких, диафрагмы и сердца на уровне, который подходит для практических целей.

Технология способна работать и за пределами тела. Такой подход мог бы помочь индустрии носимых компьютеров. Использование пьезоэлектрических материалов позволило бы заряжать продукцию от движения тела. Собирание энергии активно исследуют специалисты, которые создают процессоры и другие мелкие электронные устройства. Другими источниками энергии могут быть шоковые волны, тепло, вибрации и химические реакции.

Наработка экспертов способна значительно повлиять на производство кардиостимуляторов. Людям придется реже оплачивать операции и ходить с громоздкими устройствами. Упрощение дизайна способно снизить стоимость производства жизненно необходимых вещей и их конечную цену. Надеемся, что скоро подобная продукция появится на рынке.


26 Января 2014
Другие материалы по теме: 

Комментарии:


Пресс-релизы

Комментарии

Мы в соцсетях