Сам себе батарейка

Кардиостимуляторам и другим спасающим жизни имплантатам скоро не нужны будут источники тока: ученые нашли способ извлекать его из человеческого сердца!

Движение — жизнь, движение — ток

До сих пор ученые, разрабатывая различные медицинские имплантаты, сталкивались с проблемой источников питания для них. В кардиостимуляторы и другие вживляемые устройства приходилось устанавливать химические батарейки. Но теперь найден способ извлечения тока из самого человеческого тела. Изобретатель — Дж. Роджерс, профессор материаловедения, который сделал свою выдающуюся находку в Иллинойсском университете (город Урбан-Шампейн, штат Иллинойс, США).

Суть изобретения — в использовании постоянных и неизбежных движений различных органов. Сердце, лёгкие, диафрагма сами по себе постоянно движутся. Что, если эти движения будут заставлять работать миниатюрный генератор? Тогда от неудобных химических батареек для имплантатов можно будет навсегда отказаться.

Но какой же генератор нужен для такой задачи? Ответ не прост: устройство должно использовать принципы пьезоэлектричества и сегнетоэлектричества. Вещество, обладающее этими свойствами — то есть, способное порождать электричество от простой деформации — известно давно, и называется цирконатом-титанатом свинца. Можно ли на основе этого вещества создать устройство, которое извлекало бы энергию из биения сердца, и в то же время не мешало бы ему биться, не стесняло и не травмировало бы его? Роджерс считает, что можно. Он создал сверхгибкий прибор, никак не ограничивающий движения сердечных мышц.

Что входит в комплект?

Достижение Роджерса и его коллег тем более ценно, что их генератор сложнее, чем кажется с первого взгляда. Помимо собственно источника энергии, в его состав входят выпрямитель и маленькая аккумуляторная батарейка, накапливающая выработанную энергию. Все это покрыто специальным биологическим покрытием, чтобы сделать устройство безвредным для организма; для изготовления этого покрытия пошли клетки мускулатуры, взятые от крыс. Устройство тщательно проверено на надёжность: 20 миллионов раз его подвергли сокращению и расширению, и оно продолжало работать и давать свои законные 3,8 вольт напряжения.

Как следует ожидать, прибор предварительно испытали на животных. Его вживили подопытным коровам, свиньям и овцам, после чего подвергли животных внимательным ветеринарным осмотрам и убедились, что операция не нанесла вреда их здоровью.

Не обошлось без ложки дёгтя

Само собой, новая технология не лишена недостатков. Главный из них — это низкий КПД устройства. Он составляет всего лишь два процента: то есть, из каждых 50 ударов сердца, энергия только одного из них идет в дело. Но есть и другие недостатки. Начнем с того, что чудо-вещество содержит ядовитые тяжелые металлы. Как бы ни была надежна оболочка, всегда есть вероятность ее разрыва, а попадание яда в организм так близко к самым жизненно важным органам, не сулит ничего хорошего. Впрочем, вскоре эту проблему можно будет решить: разрабатываются и новые пьезоэлектрические материалы, не содержащие свинца и других ядовитых металлов, а по КПД не уступающие цирконату-титанату свинца.

Нам же остается только надеяться, что проблемы будут решены, клинические испытания закончатся успешно, и прибор пойдет в серию. Не только кардиостимуляторы, но и другие имплантаты, такие, как, скажем, датчики биения сердца, кардиовертеры-дефибрилляторы и нейростимуляторы, смогут работать от уникального источника питания, берущего энергию от нашего собственного движения и жизни.