Микроимплантаты с питанием от ультразвука
Исследователи и врачи давно вынашивают идею создания миниатюрных электронных устройств, которые можно было бы имплантировать в организм и использовать для мониторинга биологических процессов или прицельной доставки лекарственных препаратов.
Однако до сегодняшнего дня инженерам не удавалось разработать устройства, которые были достаточно малы и функциональны одновременно. Одна из наиболее сложных задач заключается в обеспечении питания подобных имплантатов, так как использование проводов и аккумуляторных батарей делает их слишком большими и неудобными в применении.
Исследователи Стэнфордского университета, работающие под руководством доцента Амина Арбабяна (Amin Arbabian), предлагают решить эту проблему с помощью ультразвуковых волн, проникающих через ткани без вреда для организма и способных снабжать энергией имплантаты размером до 1 мм.
Разработанный авторами подход основан на феномене пьезоэлектричества. При сжатии структура пьезоэлектрического материала определенным образом изменяется, а при ослаблении давлении возвращается в изначально состояние, что сопровождается высвобождением небольшого электрического заряда. Под действием ультразвуковых волн прикрепленный к поверхности имплантата крошечный фрагмент пьезоэлектрического материала сжимается и разжимается с высокой частотой, что обеспечивает снабжение устройства достаточным количеством энергии.
Размер первого функционального прототипа имплантата, питающегося энергией ультразвука,
сопоставим с размером острия стержня шариковой ручки.
Разработчики надеются уменьшить его еще в десять раз
(фото Arbabian Lab / Stanford School of Engineering).
В настоящее время исследователи совместно с коллегами из других научных учреждений работают над созданием питающихся ультразвуком имплантатов для различных медицинских целей, начиная от изучения нервной системы и заканчивая лечением симптомов болезни Паркинсона. Для обеспечения обратной связи с медицинскими исследователями или лечащим врачом подобные имплантаты будут снабжены миниатюрной радиоантенной.
Первый функциональный прототип устройства был представлен на конференции Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) по специализированным интегральным схемам, состоявшейся 15-17 сентября в Сан-Хосе.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford University: Stanford engineers develop tiny, sound-powered chip to serve as medical device.
21.10.2014