Сердце, генерирующее электричество

Не хотите стать живой динамо-машиной? Когда-нибудь каждый ваш вдох сможет генерировать электричество. Энергию естественных движений сердца, легких и диафрагмы коров, свиней и овец направили на снабжение медицинских имплантатов. Ученые надеются, что в будущем вам не нужно будет проходить сложные и опасные операции для пересадки «севших» аккумуляторов ваших кардиостимуляторов, кохлеарных имплантатов и кардиомониторов. Нашу «внутреннюю» электронику будут питать наши же внутренние органы!

В своей разработке Джон Роджерс (John Rogers) и его коллеги по Университету Иллинойса в Урбана-Шампэйн взяли на вооружение пьезоэлектрический эффект – когда при сгибе или сжатии кристаллические решетки в некоторых соединениях начинают вырабатывать электроэнергию.

Ученые изготовили нанополоски из цирконата-титаната свинца (пьезоэлектрического материала) и нанесли их на гибкую кремниевую основу, которая принимает форму движущегося органа. Всю структуру подсоединили к перезаряжаемой батарее и имплантировали в сердце, легкие и диафрагмы подопытных животных.

Одной из наиболее сложных задач было найти место, где прибор мог бы сгибаться, не мешая движению органа. Это может быть, например, угол, одного из желудочков сердца.

Группа Роджерса – безусловно, не первопроходцы в конструировании собирающих энергию мини-устройств, однако они внесли ряд важных усовершенствований.

Система вырабатывает 0,2 микроватта на каждый см2 пьезоэлектрического материала – это достаточно для питания стандартных кардиостимуляторов. Если понадобится дополнительная энергия, нанополоски всегда можно уложить штабелем.

Кроме того, подобную систему впервые испытали на животных почти столь же крупных, как и человек.

Следующий шаг – посмотреть, что будет, если прибор работает внутри организма несколько лет на пределе своих возможностей. А потом уже можно будет ставить его на внутренние органы человека.

Исследование представлено в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.