skrest

«Бионические» аккумуляторы в теле человека будут работать 10 лет

Новый аккумулятор, созданный в научных лабораториях, является самым миниатюрным элементом питания, который способен работать внутри человеческого тела. Ожидается, что уже в самом ближайшем будущем такие аккумуляторы будут питать энергией «бионические нейроны», то есть автономные устройства, которые излучают электрические микроимпульсы, стимулируя поврежденные нервы или парализованные мускулы живого организма.

Батарея диаметром 2,9 мм и длиной 13 мм по размеру примерно соответствует карандашному острию. Малый размер батареи позволяет создавать миниатюрные устройства, которые легко имплантировать в человеческое тело без риска повредить сосуды или занести инфекцию. Перезарядка аккумулятора осуществляется дистанционно.

Новый электролит

Если элемент питания так мал, то насколько хватит его заряда? Раньше эта проблема становилась непреодолимым препятствием в практическом использовании миниатюрных аккумуляторов. Однако новые аккумуляторы, которые недавно были представлены в США, способны работать при условии периодической перезарядки до 10 лет подряд. Эти устройства разработаны калифорнийской фирмой Quallion в тесном сотрудничестве с Аргонской Национальной Лабораторией (Аргон, штат Иллинойс, США) и университетом Висконсина. Секрет продолжительного жизненного цикла заключается в уникальном химическом составе электролита.

Аккумулятор, изготовленный с использованием полимера полисилоксана, можно перезаряжать на расстоянии ? достаточно поместить его в электрическое поле. Таким образом, в случае использования нового элемента питания в конструкции бионических нейронов, отпадает потребность проводить периодические хирургические операции по извлечению имплантанта из человеческого тела и перезарядке элементов питания.

Конструкция устройства

Разработкой прикладных устройств с использованием новых аккумуляторов занимается американская фирма Advanced Bionics. Она известна как разработчик популярного «бионического уха» ? прибора Clarion CII Bionic Ear, который возвращает людям слух. Прибор улавливает все звуки, расшифровывает их и посылает напрямую в слуховой нерв. «Бионическое ухо» вживляется в кожу на голове.

Следующий коммерческий продукт фирмы Advanced Bionics будет универсальным миниатюрным стимулятором, который можно имплантировать в любую часть человеческого тела и запрограммировать на определенное воздействие. Этот прибор на основе новых миниатюрных аккумуляторов фирмы Quallion носит кодовое название Bion, и пока что находится в стадии разработки.

sk98_t.jpg (13763 bytes)

Bion: внешний вид и размер

Bion внешне выглядит как маленький герметичный цилиндр, абсолютно изолированный от внешней среды. Управляющие команды он получает по радио. Таким способом можно в процессе лечения перепрограммировать устройство. Доктор может изменить частоту и силу электроимпульсов, увеличив или уменьшив воздействие на поврежденный орган. Система управления питанием принимает радиосигнал от аккумулятора, который сообщает об истощении заряда.

Перезарядка осуществляется просто. Один вывод батареи встроен в само устройство, которое находится внутри тела, а второй вывод можно поместить в кресло или кушетку во врачебном кабинете. Достаточно пациенту посидеть 15 минут в таком кресле, и он уже полностью заряжен.

Bion: схема устройства

sk98_u.gif (9622 bytes)

Применение электроимпульсов

Электроимпульсы давно используются в медицине для мышечной стимуляции, это стандартная процедура физиотерапии. Самым распространенным методом является размещение электродов на поверхности кожи. Недостатки подобного решения очевидны: такие импульсы могут быть болезненными, а точное стимулирование определенных участков мышечной ткани отнюдь не гарантировано.

Имплантанты сегодня используются гораздо реже, потому что они питаются от больших батарей относительно малой емкости, да к тому же не перезаряжаемых. Фактически, только некоторые виды подобных имплантантов нашли широкое применение, например, кардиостимуляторы. Однако даже самые лучшие из них могут работать без перезарядки всего три-пять дней.

Бионический нейрон настолько мал, что без труда размещается в определенном месте возле нужной мышцы. Он работает по принципу мимикрии, подражая импульсам из мозга и, таким образом стимулирует сокращение мышц. Методом электростимуляции бионический нейрон возвращает к жизни парализованные мускулы. Он может выполнять и другие функции, если его запрограммировать на более сложное поведение.

Сейчас ведутся научные исследования, которые ставят целью поставить имплантант под контроль, чтобы постоянно управлять его характеристиками с компьютерного пульта и одновременно снабжать энергией. Такие опыты ставят ученые из биомедицинского инженерного департамента Университета Южной Калифорнии.

Ожидается, что прибор получит одобрение FDA на использование в медицинских целях уже в 2004 году.

Анатолий Ализар / CNews.ru