Когда батарея кардиостимулятора разряжается, весь имплантат обычно заменяют хирургическим путем. Поэтому ученые разрабатывают неинвазивную систему подзарядки батарей этого жизненно необходимого устройства извне.
Заряжать кардиостимуляторы дистанционно сегодня пока невозможно, и практически все методы, позволяющие это сделать, имеют свои минусы. Но ультразвук может преодолеть все эти ограничения
Сегодня существуют и другие методы беспроводной передачи энергии. Например, электромагнитная индукция уже используется для зарядки аккумуляторов смартфонов. Однако этот метод работает только на расстоянии около 1,5 см, плюс тепло, выделяемое в процессе зарядки, ограничивает безопасность этого метода. Магнитный резонанс — это еще один метод, хотя магнитные поля, которые он использует, могут быть подвержены помехам от других частот беспроводной связи, таких как Bluetooth и Wi-Fi.
Учитывая эти и другие ограничения, команда ученых из Корейского института науки и техники (KIST) разработала имплантируемый ультразвуковой генератор, который может быть интегрирован в кардиостимулятор или другой имплантат. Он использует так называемый трибоэлектрический эффект, при котором определенные материалы становятся электрически заряженными после трения друг о друга — это явление лежит в основе статического электричества, возникающего, например, при трении рук об одежду.
Как работает зарядное устройство для кардиостимулятора
В случае этого устройства внешние ультразвуковые волны заставляют тонкие слои трибоэлектрических и сегнетоэлектрических материалов вибрировать между двумя электродными слоями. Это генерирует электрический ток, который может быть использован для зарядки аккумулятора.
Когда установка была протестирована в лаборатории, она смогла генерировать 8 милливатт зарядной мощности, даже когда генератор и излучатель находились под водой и находились на расстоянии 6 см друг от друга – этого было достаточно, чтобы одновременно зажечь 200 светодиодов или передать сигнал Bluetooth под водой. На самом деле эта система, возможно, также может быть использована в подводных технологиях.