Новий спосіб харчування імплантуються пристроїв

Відео: Вся правда про харчування смартфонів і планшетів. Як харчується смартфон?

Сьогодні мініатюрне електронний пристрій розміром з рисове зернятко можна імплантувати вглиб тіла, щоб лікувати хвороби і полегшувати біль.

Завдяки старанням інженерів Стенфордського університету тепер знайдений спосіб забезпечувати енергією цей пристрій без проводів.

Ада Пун, викладач електоінжінірінга в Стенфорді, протягом багатьох років працювала над тим, щоб позбутися від громіздких батарейок і систем для підзарядки - найбільшого недоліку, який стримує розвиток імплантуються медичних пристроїв.

У новому випуску Proceedings of the National Academy of Sciences вона зі своїми колегами повідомила про розробку і тестування нового безпечного способу бездротової передачі електроенергії до мініатюрним медичних пристроїв всередині людського тіла.

Вони сподіваються, що ця технологія приведе до справжнього перевороту в лікуванні більшості захворювань - пацієнти зможуть використовувати імплантовані пристрої замість звичної медикаментозної терапії. Це можуть бути мініатюрні водії ритму, стимулятори нервів для боротьби з болем, а також пристрої, які вчені ще не можуть собі уявити.

Професор Пун каже: «Нам потрібно зробити ці пристрої якомога меншого розміру, і дати можливість імплантувати їх глибоко в тканини, щоб створити альтернативні методи лікування і боротьби з болем».

Щоб протестувати свою бездротову систему перезарядки, команда розробила водій ритму розміром із зернятко, який може без проводів харчуватися від зовнішнього зарядного пристрою, схожого на звичайну кредитну картку.

Це досягнення особливо важливо з тієї причини, що всі ранні методи підходили тільки для зарядки пристроїв, що знаходяться недалеко від поверхні шкіри. Нова технологія дозволяє живити пристрої, імплантовані на будь-яку глибину.

«Існуючі методи зберігання, отримання та передачі енергії вимагають наявності великих пристроїв, які вимірюються зовсім міліметрами», - пишуть винахідники.

В основі нового винаходу лежить інженерний прорив, що дозволяє використовувати новий тип передачі енергії, подібний до того, який застосовують в мобільних телефонах. Випромінювання проникає вглиб тіла, а тести показують, що система поводиться добре при рівні випромінювання, абсолютно нешкідливе для людини.

Ідея прийшла, коли професор Пун знайшла спосіб змішувати два існуючих методу - короткі і довгі електромагнітні хвилі, щоб отримати те, що дослідниця називає «середньопольні хвилями» (mid-fieldwaves).

Короткі хвилі вже безпечно використовуються в бездротових системах, таких як слухові імплантати. Але, як видно з їх назви, вони можуть передавати енергію тільки на близькі відстані, тому не підходять для медичних пристроїв, що імплантуються глибоко в тканини.

Довгі хвилі можуть подорожувати на далекі відстані, але при зустрічі з живими тканинами вони або відбиваються від них, або абсорбуються і генерують тепло.

Професор Пун змішала безпеку коротких хвиль з дальністю довгих хвиль, отримавши сигнал, який має переваги перших і других. Вона створила джерело, який генерує особливий тип хвиль, які легко подорожують і по повітрю, і по тканинах людини.

Провідний автор дослідження Джон Хо, науковий співробітник в лабораторії професора Пун, написав: «З цим методом ми можемо безпечно передавати енергію до мініатюрним пристроїв в життєво важливих органах, таких як серце або мозок, що лежить за межами досяжності сучасних пристроїв».

Професор Пун і її колеги успішно протестували новий зарядний пристрій на свині і на кролика, яким імплантували спеціально сконструйований водій ритму.

Тепер винахідники планують провести дослідження на людині. Але вони не приховують, що навіть якщо випробування на людях пройдуть успішно, технологія стане доступною на ринку тільки через кілька років, тому що потрібно зробити багато доробок і довести ефективність і безпеку новинки.

Як би там не було, нове відкриття може породити ціле покоління програмованих мікроімплантатів. Це можуть бути різні сенсори, які відслідковують життєві функції глибоко в тілі. Це можуть бути стимулятори нервів, які змінюють йдуть до мозку сигнали. Це навіть можуть бути мікроскопічні диспенсери, які розподіляють лікарські речовини безпосередньо в хворих тканинах. Такі альтернативи вчені вже охрестили «електроцевтіческім лікуванням» (electroceuticaltreatments).

Останнім часом з`являється дуже багато нових імплантуються медичних пристроїв. Наприклад, в цьому році вчені з Огайо повідомили про імплантуються пристроїв, яке можна використовувати для лікування обструктивного апное сну у пацієнтів з серцевою недостатністю. Новинку представив автор пілотного дослідження професор Вільям Абрахам (William Abraham) з Університету штату Огайо на щорічній зустрічі Європейського товариства кардіології.