Разработан нейростимулятор, который подзаряжается движением грудной клетки
Нейростимуляция при болезни Паркинсона уже давно стандартный метод лечения, и если удастся внедрить «самозаряжающуюся» батарейку, это облегчит жизнь миллионам людей
Имплантируемые нейростимуляторы глубокого мозга помогают людям с неврологическими и психическими заболеваниями, когда традиционные методы лечения не работают. Но чтобы перезарядить батарейку приходится раз в несколько лет делать операцию. Это, конечно, очень осложняет дело. Теперь исследователи из Университета Коннектикута описали новый способ зарядки устройств: нейростимулятор подзаряжается помощью собственных дыхательных движений человека.
Глубокие нейростимуляторы мозга становятся все более распространенными: ежегодно имплантируется около 150 000 новых устройств. Само устройство обычно помещают под кожу в области грудной клетки, а электроды имплантируют в мозг. Электроды посылают в мозг электрические импульсы несколько раз в секунду, чтобы регулировать аномальную электрическую активность мозга.
Нейростимуляторы помогают людям с болезнью Паркинсона и другими двигательными расстройствами восстановить контроль над движением мышц.
Где брать энергию
Как и кардиостимуляторы, стимуляторы мозга питаются от батареек. В то время как срок службы большинства батарей кардиостимуляторов составляет 7–10 лет, батареи нейростимуляторов обычно требуют замены каждые 2–3 года из-за их высокого энергопотребления. И каждая замена батареи требует хирургического вмешательства.
Химики из Университета Коннектикута разработали нейростимулятор, который не нуждается в замене батареек.
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, так называемый «трибоэлектрический наногенератор». Наногенератор преобразует это движение в статическое электричество. Фактически электричество «добывается» трением и подзаряжает суперконденсатор.
Команда протестировала устройство, вставив устройство в грудь смоделированной свиньи: когда модель дышит, ее легкие давят на наногенератор, заставляя два слоя внутри устройства тереться друг о друга и вырабатывать электричество.
«Это первая система, которая сочетает в себе все составляющие: эффективный сбор энергии, хранение энергии и сам нейростимулятор. Это эффективный подход к глубокой стимуляции мозга для лечения психических заболеваний», — говорит соавтор работы Ислам Моса.
Клинические испытания на человеке еще предстоят.