22.01.2014 | Наука

Ученые заставили человеческое сердце вырабатывать ток

Ученые придумали, как заставить человеческий организм давать ток. При помощи пьезоэлемента они намерены питать кардиостимуляторы и другие электронные имплантаты.

Профессор материаловедения Джон Роджерс из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и его коллеги представили публике устройства, которые в будущем позволят отказаться от химических элементов питания для различных электрических имплантатов, например электрокардиостимуляторов.

Их изобретение представляет собой гибкий механизм, который превращает энергию сокращающихся органов, например сердца, легких или диафрагмы, в электрическую энергию, передает Газета.Ru.

Устройство выполнено на основе тонкой пленки цирконат-титаната свинца (PZT), покрытого биосовместимым пластиком. Цирконат-титанат свинца популярен благодаря своей способности индуцировать электрический заряд при механической деформации.

Ученые уже испытали прибор, прикрепляя его к живым сердцам, диафрагмам и легких коров, овец и свиней путем наложения шва, и убедились, что он не ограничивает сокращение этих органов и дает необходимое напряжение. Эксперименты показали, что устройства вырабатывают достаточно энергии, чтобы заряжать электрокардиостимулятор.

"Инновация этой работы в том, что успех, достигнутый на малом масштабе, был использован в большом масштабе", — считает Майкл МакАльпин, профессор Принстонского университета, не участвовавший в исследовании. Он отметил, что важным достижением является размещение в миниатюрном приборе батареи и доказательство того, что ток можно получать из разных органов.

"У кардиостимулятора садится батарейка, а он находится внутри вашего тела. Каждый раз, когда садится батарея, приходится вскрывать грудную клетку, чтобы заменить кардиостимулятор. Если бы существовал способ получать энергию от движения органа… возможно, мы могли бы продлить жизнь батареи", — считает ученый.

Авторы изобретения даже рассчитали КПД подобных "электростанций" внутри человеческого тела, он составляет всего 2% — такова эффективность работы сегнетоэлектрика. Это означает, что на каждые 50 Ватт, затраченных сердцем на изгиб прибора, лишь 1 Ватт приходится на зарядку батареи.

Несмотря на то, что эксперименты на крупных животных оказались успешны, до клинических испытаний на людях пройдут еще годы. Ученые опасаются, что, несмотря на надежную защитную оболочку цирконат-титаната свинца, попадание вещества в организм может представлять опасность.

"Сейчас на подходе появление пьезоэлектриков нового поколения, близких по эффективности к PZT, но не содержащих никакого свинца", — отметил Амин Карами, профессор аэронавтики, комментируя открытие инженеров.

Как бы то ни было, использовать подобные системы в будущем можно не только для питания электрокардиостимуляторов, но и для многих типов вживляемых устройств: датчиков биения сердца, кардиовертеров-дефибрилляторов и нейростимуляторов.

ИА "Росбалт"