П'єзоелементи дозволять позбавити кардіостимулятори від звичайних батарейок.
Різноманітні мініатюрні медичні пристрої вже давно використовуються в повсякденній клінічній практиці: це і всякі датчики, які зчитують ті чи інші фізіологічні параметри, це і пристрої з ліками, що вивільняють свою лікарську начинку відповідно до певного розкладу, це і крихітні електронні ритмоводії, які допомагають серцю працювати правильно.
Серед ритмоводіїв давно є бездротові моделі, які працюють на власній батарейці, а самі по собі такі пристрої стали настільки маленькими, що їх вводять у стінку серцевого м'яза за допомогою катетера через вену, без будь-якого серйозного хірургічного втручання.
Але будь-яке джерело живлення рано чи пізно виснажується, видалити ж кардіостимулятор так просто не вийде - навколо нього починається рубцювання, так що пристрій виявляється як би запечатано в серці. Звичайно, батарейка служить досить довго, але через кілька років ритмоводитель працювати все-таки перестає, і потрібно ставити новий, так що в підсумку, за словами Аміна Карамі (M. Amin Karami) з Університету Баффало, серце перетворюється на невелике кладовище кардіостимуляторів.
Сам Амін Карамі і його колеги пропонують використовувати як джерело живлення для ритмоводія такий пристрій, який збирав би енергію серцевих скорочень. Йдеться про п'єзоелемент: як відомо, п'єзоелектричні кристали при стисненні генерують електричний струм.
П'єзоелемент можна встановити на вібруючий мотор або навіть на міст, по якому постійно йдуть машини, його використовують, щоб перетворювати механічні вібрації на електрику. Але так само можна використовувати і регулярні скорочення і розширення серцевого м'яза. Правда, у різних людей серцевий ритм відрізняється, але, за словами дослідників, їх елемент живлення може працювати з широким діапазоном частот.
Як пише портал The Scientist, перший прототип такого пристрою Карамі і його колеги описали в статті в Smart Materials and Structures, а через якийсь час в Journal of Intelligent Material Systems and Structures вийшла інша стаття, в якій говорилося, як зробити п'єзоелектричне джерело живлення ще більш маленьким енергом. Тепер його належить об'єднати з власне кардіостимулятором. Зрештою, весь пристрій в цілому має виявитися таким же невеликим, як звичайні кардіостимулятори, щоб його можна було також вводити серце через катетер.
Схожу ідею в 2014 році обговорювали дослідники з Іллінойського університету в Урбані-Шампейні у своїй статті в PNAS: у ній вони описували матеріали та пристрої, які дозволяли б отримувати електричну енергію від рухів, що здійснюються серцем, легенями та діафрагмою; експериментальні моделі таких пристроїв добре працювали на органах тварин, за розміром схожих з людськими. Зараз же, через кілька років, мова йде вже про те, щоб поставити п'єзоелемент на людський кардіостимулятор.
Нагадаємо, що проблему з батарейками можна вирішити іншим шляхом - так, як це зробили дослідники зі Стенфорда: як джерело живлення для ритмоводія вони використовували генератор електромагнітних хвиль, розташований просто на поверхні тіла.