Американські вчені протестували бездротове серце

За словами авторів нового винаходу, пацієнти зі штучним серцем або допоміжним кровонасосом зможуть отримати більшу свободу рухів, ніж раніше, за допомогою нової системи.

Дослідники з Університету Вашингтона та Медичного центру Університету Піттсбурга (UPMC) протестували бездротову систему живлення в поєднанні з комерційним пристроєм для підтримки шлуночкового ритму (VAD).

Проєкт під назвою Free-range Resonant Electrical Energy Delivery (FREE-D) очолює Джошуа Сміт, який приєднався до Вашингтонського університету з Intel, де кілька років працював над системою передачі енергії по повітрю.

Йдеться про технологію, яка, регулюючи резонансну частоту та інші параметри приймальної та передавальної котушок, дозволяє передавати електричну енергію на середні відстані (десятки сантиметрів - метри) з високою ефективністю.

Кардіологи раніше експериментували з індуктивними системами живлення імпланта серцевого насоса, бажаючи позбутися проводів, що проходять через шкіру (шлюз для інфекції, що збільшує ризик ускладнень). Але прості технології (як ті, що використовуються в бездротових електричних зубних щітках) розчарували лікарів – дальність передачі становила кілька міліметрів і з'явився побічний ефект у вигляді непотрібного нагрівання тканин.

Механічне серце знаходиться в колі, а весь ланцюг бездротової передачі струму — на задньому плані (фото Вашингтонського університету).

Система Сміта долає ці недоліки. Вона складається з двох пар котушок. Перша (праворуч на фото вище) підключена до електричної мережі та передає енергію другій котушці (в центрі), яку, теоретично, можна розмістити на одязі пацієнта.

Ця друга котушка заряджає буферний акумулятор, який носить людина (необхідний для продовження автономності), а також подає струм на іншу, меншу передавальну котушку. Ця вже займається передачею енергії на дуже маленьку (діаметром лише 4,3 см) приймальну котушку (ліворуч на фото), розташовану в тілі людини та підключену до штучного серця, а також до внутрішнього буферного акумулятора.

Наразі установку було випробувано в лабораторних умовах. Котушки були розміщені на столі, а підключений до них апарат VAD працював у чашці з рідиною. Згідно з прес-релізом Вашингтонського університету, потужність передавалася надійно з ефективністю близько 80%.

У майбутньому автори проекту бачать таку картину. Кілька передавальних котушок мають бути змонтовані у вітальні або робочій кімнаті пацієнта – у стінах, стелі, під ліжком та в кріслі. Вони повинні забезпечити людину з кардіоімплантатом майже безперервною підзарядкою акумулятора. Для їх зарядки їй не потрібно буде підключатися до розеток.

У спеціально обладнаній палаті пацієнт зі штучним серцем або шлуночковим допоміжним пристроєм міг би жити та працювати вільніше, ніж зі старими системами, в яких функціональність імплантату повністю залежить від батареї, що вимагає регулярного підключення до мережі (ілюстрація Прамода Бонде, Медичний центр Університету Піттсбурга).

Водночас, внутрішня батарея повинна дозволяти людині безпечно перебувати поза зоною дії котушок живлення та без жилета до двох годин. Це дозволить пацієнту, наприклад, прийняти ванну.

Результати перших випробувань системи вчені представили на щорічній конференції Американського товариства сприяння розвитку штучних внутрішніх органів (ASAIO), де отримали нагороду за найперспективніше дослідження в галузі штучних сердець.

Наступним кроком авторів прототипу є тестування бездротового джерела живлення для штучного серця, імплантованого піддослідній тварині.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]