Разработан стимулятор мозга, который заряжается от дыхания
Исследователи представили аппарат для глубокой стимуляции мозга, которому не требуется менять батарейки.
Исследователи из Калифорнийского университета в Коннектикуте придумали, как избавиться от постоянных операций при использовании глубокой стимуляции мозга. Разработанное ими устройство заряжается в процессе дыхания человека.
Имплантируемые устройства для глубокой стимуляции мозга могут помочь многим людям с неврологическими и психическими заболеваниями, например, с болезнью Паркинсона, когда традиционные методы лечения не справляются, объясняют ученые. Однако традиционные устройства требуют периодической замены батарейки, для проведения которой требуются операции раз в 2-3 года.
Вместо батареи новое устройство преобразует движение грудной клетки пользователя при дыхании в электричество. Когда человек вдыхает и выдыхает, грудная клетка давит на очень маленький и тонкий электрический генератор, называемый трибоэлектрическим наногенератором. Это устройство преобразует это движение в статическое электричество.
Идея технологии напоминает натирание воздушного шарика о рубашку, чтобы прилепить его к стене. Стенка и воздушный шар имеют разные статические электрические заряды и прилипают друг к другу. Заряды от более отрицательного материала прилипают к более положительному, и в трибоэлектрическом наногенераторе это создает ток, который заряжает суперконденсатор. Последний накапливает электричество для питания медицинского устройства и стимуляции мозга.
Схема эксперимента и принцип работы устройства. Изображение: Esraa Elsanadidy et al., Cell Reports Physical Science
Ученые протестировала устройство, вставив свой наногенератор в модель свиньи, содержащую легкое животного, подключенное к насосу. Во время вдоха и выдоха, легкое давит на наногенератор, заставляя два слоя внутри наногенератора тереться и вырабатывать электричество.
Электричество проходит по тонкому проводу для зарядки суперконденсатора, который питает электронику глубокого стимулятора мозга, расположенную снаружи грудной клетки. Испытания показали, что собранного таким образом электричества достаточно для создания импульсов 60 раз в секунду, как в устройствах со сменной батарейкой, применяющихся в настоящее время.