Heartbeat Powered Pacemakers kunnen het met batterijen doen

Operaties om pacemakerbatterijen te vervangen kunnen op een dag tot het verleden behoren. Een team van onderzoekers van de University of Michigan hebben een apparaat ontworpen dat de pacemakers pacemaker maakt van hartslagtrillingen.
Het apparaat verzamelt energie van deze trillingen en transformeert het naar elektriciteit. De elektrische signalen worden vervolgens doorgegeven aan het hart om het in een gezond ritme te laten kloppen en om een ??geïmplanteerde defibrillator of pacemaker van stroom te voorzien. Momenteel bestaat de enige manier om batterijen te vervangen, die 5-10 jaar duren, herhaalde operaties.
De studie getiteld "Pacemakers aanzetten van hartslagtrillingen met behulp van lineaire en niet-lineaire energieoogstmachines", wordt gepubliceerd in de huidige gedrukte editie van Applied Physics Letters.
Amin Karami, een onderzoek dat volgt in de U-M-afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, licht toe:

"Het idee is om omgevingsvibraties te gebruiken die normaal gesproken worden verspild en deze in elektrische energie om te zetten.Als je je hand bovenop je hart legt, kun je deze vibraties overal op je romp voelen."

Hoewel het team nog geen prototype heeft gebouwd, hebben ze gedetailleerde blauwdrukken gemaakt en simulaties uitgevoerd om aan te tonen dat het idee zou werken. Volgens de onderzoekers zouden hartslagvibraties in wezen worden opgevangen door een dunne (honderdste-van-een-inch) plak van een speciaal "piëzo-elektrisch" keramisch materiaal. Als reactie op te worden betrapt, zouden de vibraties zich in het kort uitbreiden. Piëzo-elektrisch materiaal zet de mechanische spanning (waardoor ze uitzetten) om in een elektrische spanning.
De keramische laag is nauwkeurig ontworpen door Karami en zijn collega Daniel Inman, voorzitter van Aerospace Engineering bij U-M, naar een vorm die trillingen kan verzamelen over een breed spectrum aan frequenties. Daarnaast heeft het team magneten toegevoegd, omdat hun extra krachtveld het elektrische signaal dat door de trillingen wordt geproduceerd aanzienlijk kan verhogen.
Volgens Karami kunnen deze mini-medische apparaten 10 microwatt stroom produceren, ongeveer 8 maal zo veel als nodig is om een ??pacemaker te bedienen. De onderzoekers benadrukken dat het apparaat altijd meer energie produceert dan de pacemaker nodig heeft en presteert duidelijk onder en boven het normale hartslagbereik (7 tot 700 slagen per minuut).

Het team heeft het apparaat oorspronkelijk ontworpen voor lichte onbemande vliegtuigen om stroom te genereren uit vleugeltrillingen.
Het National Institute of Standards and Technology en het Institute for Critical Technology and Applied Science van Virginia Tech financierden het onderzoek.
Geschreven door Grace Rattue