Вчені створили імплантат, розміром з рисове зерно, що використовує систему бездротового постачання енергією
Сучасні імплантати, кардіостимулятори та інші медичні пристрої для своєї роботи вимагають наявності внутрішніх джерел харчування, хімічних або акумуляторних батарей. Є інші подібні пристрої, які одержують що вимагається їм енергію по тонких дротах, що проходить крізь тканини тіла пацієнта. У будь-якому випадку, для заміни батареї, для зарядки акумулятора і для ремонту провідників вимагає досить складна хірургічна операція, усложняющаяся по мірі того, наскільки менші розміри має сам імплантат. Але через деякий час дні імплантатів з вбудованими джерелами живлення закінчаться, і першим кроком до цього став імплантат-кардіостимулятор, розміром з рисове зерно, які отримує енергію через спеціалізовану бездротову систему.
Ідея використання бездротової передачі для постачання енергією медичних імплантатів була сформульована ще в 1960-х роках. Спочатку пропонувалося передавати її у вигляді радіохвиль, випромінюваних антеною на базі індукційних котушок. При такому підході джерела енергії завжди залишалися за межами тіла пацієнта, значно спрощуючи процедуру їх заміни, а сам імплантат міг працювати теоретично нескінченно. Але практично такий підхід виявився вкрай неефективним, для передачі необхідного для роботи імплантату кількості енергії потужність передавача повинна була складати десятки Ватт, чого достатньо для нанесення значної побічної шкоди організму пацієнта.
Джон Хо (John Ho) і Ада Пун (Ada Poon), дослідники з Стенфордського університету, Сэнгоек Кім (Sanghoek Kim), інженер з компанії Qualcomm, в минулому році почали розробляти конструкцію нового передавача для систем безпроводового енергопостачання медичних імплантатів. Спочатку ними була розроблена система математичних рівнянь, що описують потоки електрики в "ідеальному" передавачі, і на базі цих рівнянь були зроблені розрахунки. Ці результати розрахунків показали, що найкращі характеристики демонструватиме система, що працює на частоті 2 ГГц, на частоті, на якій працюють мобільні телефони.
Маючи на руках теоретичні дані, дослідники розрахували конструкцію передавача енергії, має унікальну форму антени. Ця антена являє собою 6-сантиметрову квадратну пластину, на якій виготовлено 4 складних контуру передавальної антени. Ця антена, разом з передавачем, працюючим на частоті 1.6 ГГц, кріпиться на поверхні шкіри пацієнта безпосередньо над місцем розташування імплантату.
В якості експериментального імплантату був використаний крихітний кардіостимулятор, розміром всього в 2 міліметри. Цей кардіостимулятор був впроваджений в піддослідну тварину і подальші випробування показали, що для стійкої роботи крихітні пристрої достатньо потужності передавача, у 100 раз меншою, ніж потужності передавачів на основі індукційних котушок.
На жаль, не всі дослідники в області медичних імплантатів з захопленням сприйняли розроблену технологію бездротового постачання пристроїв енергією. На їхню думку, пристрої, що мають батарейне харчування, більш надійні і більш безпечні, їх робота практично не залежить від зовнішніх умов. Батарейка імплантату перестане працювати при її розряді, що легко прогнозується, або при фізичному її руйнування, хоча в цьому випадку пацієнт вже навряд чи буде потребувати функції імплантату. "Але, в будь-якому випадку, це дуже цікава ідея" - розповідає Вівек Редді (Vivek Reddy), медик і дослідник з Нью-Йорка, - "Така технологія, на роботу якої можуть вплинути які-небудь зовнішні впливи, може бути використана для постачання енергією імплантатів та пристроїв, робота яких не є питанням життя чи смерті пацієнта".