Беспроводное питание искусственного сердца

Профессором компьютерных наук и электротехники Университета штата Вашингтон Джошуа Смиттом и кардиохирургом Университета Птттсбурга Прамондом Бонде была разработана новая беспроводная схема питания для искусственного сердца. Это даст в будущем людям с пересаженным имплантатом большую свободу в передвижении и снизит риск возможного заражения.

 

Операции по замене больного сердца на механический имплантат уже достаточно давно  не вызывают ни у кого удивления. Биомедицина за последнее время продвинулась достаточно далеко, чтобы помогать продлевать жизнь людям с серьезными проблемами в работе сердца. Однако до сих пор существовала существенная проблема подачи питания для искусственного сердца. Имплантированный насос подключался к достаточно большому блоку питания, находящемуся снаружи. Электрическая связь между ними осуществлялась при помощи электрического провода, проходящего через брюшную полость. Это приводило к реальной возможности заражения внутренних органов.

 

Большинство медицинских имплантатов, таких как дефибрилляторы и кардиостимуляторы прекрасно работают с внутренними батареями очень длительное время. Но для питания насоса искусственного сердца требуется значительно больше энергии, которую нельзя поместить в крошечную батарейку.

Нельзя сказать, что новая беспроводная система – что-то новое в этой области. Ранее уже разрабатывались подобные беспроводные имплантаты, но их эффективность и надежность оставляла желать лучшего. Джошуа Смит и Парамонд Бонде  продемонстрировали более надежную и эффективную систему питания, способную работать на расстоянии от нескольких сантиметров до метра и более. Старые системы беспроводного питания работали на определенной фиксированной частоте. Малейшее смещение осей антенн приемника энергии внутри тела и передатчика снаружи вызывало практически полную потерю передаваемой энергии. Существовала реальная возможность остановки насоса.

Новая система Смита и Бонде работает в диапазоне частот 6,78-13,56 МГц. Электроэнергия передается посредством магнитного поля. Приемная антенна внутри тела настроена в резонанс с передающей. Однако их частоты немного не совпадают – получается, что принимается лишь около 80% передаваемой энергии. При изменении расстояния между катушками уменьшается количество передаваемой энергии. Включается система обратной связи, которая регулирует частоту передатчика и восстанавливает эффективность системы до 80%. Разработанная система обратной связи максимизирует эффективность всей системы, постоянно регулируя частоту передатчика. Возникающий из-за избытка передаваемой энергии (20%) незначительный нагрев всей системы можно будет устранить, немного поработав над конструкцией самих катушек.

Как утверждают исследователи, в дальнейшем можно будет совершенствовать систему, чтобы увеличить эффективное расстояние ее работы. Блок питания для насоса можно будет устанавливать в жилете, который будет носить человек или даже расположить в доме. Тогда можно будет свободно передвигаться в пределах своего жилища, не боясь внезапных перебоев в работе искусственного сердца. А небольшая имплантируемая батарейка, сможет свести риск отключения к минимуму, даже если человек ненадолго выйдет из зоны действия системы.