Les scientifiques travaillent sur un stimulateur cardiaque du futur sans pile et qui pourrait être alimenté par le cœur lui-même.
Les stimulateurs cardiaques typiques se composent d’un générateur d’impulsions, doté d’une batterie et d’un petit circuit informatique, et d’un ou plusieurs fils appelés fils de stimulation, qui se fixent à votre cœur.
Le générateur d’impulsions émet des impulsions électriques à travers les fils vers votre cœur et la fréquence à laquelle elles sont envoyées est appelée fréquence de stimulation.
Les appareils sauvent des vies, mais ils ne durent pas éternellement. Actuellement, la plupart des piles des stimulateurs cardiaques doivent être remplacées tous les cinq à 12 ans, ce qui implique une intervention chirurgicale invasive à chaque fois.
Cependant, des chercheurs de l’Université Jiao Tong de Shanghai tentent de résoudre ce problème en développant un appareil qui se superpose au cœur lui-même pour générer de l’énergie, ce qui signifie qu’une batterie de stimulateur cardiaque n’aurait jamais à être remplacée.
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Les scientifiques travaillent sur un stimulateur cardiaque du futur sans pile et qui pourrait être alimenté par le cœur lui-même. Au centre de leur appareil se trouvent des couches de matériau piézoélectrique, qui génèrent de l’énergie chaque fois qu’il est plié
Yi Zhiran et son équipe investissent dans l’alimentation sans batterie et la stimulation sans fil, mais le défi a été d’obtenir une puissance suffisante en récupérant l’énergie cinétique du cœur.
« Si la force pratique du cœur est de 0,5 newton, la puissance de sortie devrait être d’environ 192 microwatts », a déclaré Yi.
« Par conséquent, pour le stimulateur cardiaque commercial, pas moins de 10 microwatts sont suffisants pour son travail normal. »
Un cœur en bonne santé peut garder du temps pour lui-même, grâce à un stimulateur cardiaque interne appelé nœud sinusal dans la chambre supérieure droite.
Il déclenche une charge électrique environ 60 à 100 fois par minute, et cette énergie électrique déclenche une série de contractions du muscle cardiaque qui à son tour pompe le sang dans tout le corps.
Mais à mesure que le cœur vieillit ou qu’il devient malade, le nœud sinusal subit également un coup et peut ne pas faire battre le cœur à temps ou pas du tout.
Heureusement, depuis la fin des années 1950, nous avons pu remplacer un petit appareil implantable alimenté par batterie pour envoyer ces signaux électriques une fois que le cœur ne le peut plus.
Même 60 ans plus tard, cependant, nous n’avons pas trouvé quoi faire de l’alimentation électrique de l’appareil.
La chirurgie pour placer le stimulateur cardiaque et les fils qui transmettent ses impulsions électriques au cœur est complexe, obligeant les médecins à ouvrir la cavité thoracique.
Le stimulateur lui-même est rangé dans une « poche » beaucoup plus près de la surface de la peau.
Une fois la batterie épuisée, seul un anesthésique local est généralement nécessaire pour retirer l’ancien appareil et en installer un nouveau complètement chargé.
Pourtant, la procédure est un problème désagréable qui s’accompagne d’un risque d’infection, et c’est cher à faire.
Mais Yi et son équipe pensent maintenant avoir une réponse au problème.
Au centre de leur appareil se trouvent des couches de matériau piézoélectrique, qui génèrent de l’énergie chaque fois qu’elles sont pliées.
De nombreux matériaux acquièrent une charge électrique lorsqu’une force leur est appliquée, y compris les matériaux naturels de notre corps.
Les stimulateurs cardiaques typiques (photo) se composent d’un générateur d’impulsions, doté d’une batterie et d’un petit circuit informatique, et d’un ou plusieurs fils appelés fils de stimulation, qui se fixent à votre cœur
Les cristaux, l’ADN et même les os sont capables de capter l’énergie électrique.
L’astuce consiste à appliquer suffisamment de force à un matériau piézoélectrique, puis à le surcharger, car, à eux seuls, ces matériaux ne produisent pas beaucoup d’énergie.
Les scientifiques considèrent depuis longtemps la piézoélectricité comme une solution élégante pour récupérer l’énergie autrement gaspillée, et certains l’ont même déjà appliquée au stimulateur cardiaque.
Mais, auparavant, d’autres chercheurs n’ont pas été en mesure de créer un appareil qui se plie suffisamment pour générer suffisamment d’énergie.
Yi a déclaré: « Un stimulateur cardiaque sans batterie est réalisable grâce à l’utilisation d’une technologie de récupération d’énergie implantable, qui fournit une méthode d’alimentation électrique durable. »
Lui et son équipe tentent maintenant de surmonter certains inconvénients de l’appareil, tels que sa stabilité à long terme dans le corps humain, la méthode d’implantation et l’intégration entre la puce de stimulation rigide et l’unité flexible de récupération d’énergie.
«Le premier plan de recherche consiste à réaliser l’intégration du circuit de stimulation flexible et de l’unité de récupération d’énergie. Ensuite, nous procéderons à la vérification de la stabilité à long terme in vivo », a-t-il ajouté.
La présentation « Mechanism on Buckled Piezoelectric Energy Harvesting for Batteryless Heartworn Pacemaker » sera disponible au cours de la conférence de trois jours.
Le premier appareil de stimulation cardiaque sans fil et sans pile au monde qui se dissout en sept semaines
Les scientifiques ont développé le premier stimulateur cardiaque sans fil, sans pile et entièrement implantable qui se dissout dans le corps lorsqu’il n’est plus nécessaire.
L’appareil mince et léger récupère sans fil l’énergie d’une antenne distante et est fabriqué à partir de matériaux biocompatibles qui s’absorbent naturellement dans le corps pendant cinq à sept semaines.
Les chercheurs à l’origine de l’appareil espèrent qu’il pourrait bientôt être utilisé à la place des stimulateurs cardiaques temporaires, qui nécessitent une intervention chirurgicale invasive pour être retirés.
L’appareil léger a été développé par des chercheurs des universités Northwestern et George Washington, et est considéré comme le tout premier stimulateur cardiaque transitoire.
L’équipe dit qu’en faisant varier la composition et l’épaisseur de l’appareil, ils pourraient contrôler le nombre précis de jours pendant lesquels il reste fonctionnel avant de se dissoudre.
Il récupère sans fil l’énergie d’une antenne externe à l’aide de protocoles de communication en champ proche – la même technologie que celle utilisée dans les smartphones pour les paiements électroniques et dans les étiquettes RFID – éliminant le besoin de batteries encombrantes et de matériel rigide, y compris les fils ou les fils.
Selon l’équipe, cela réduit non seulement le risque d’infections, mais aussi le risque de tissu cicatriciel.
John A Rogers, qui a dirigé l’étude, a déclaré : « Le matériel placé dans ou près du cœur crée des risques d’infection et d’autres complications.
«Nos stimulateurs cardiaques transitoires sans fil surmontent les principaux inconvénients des dispositifs temporaires traditionnels en éliminant le besoin de sondes percutanées pour les procédures d’extraction chirurgicale, offrant ainsi la possibilité de réduire les coûts et d’améliorer les résultats des soins aux patients.
« Ce type d’appareil inhabituel pourrait représenter l’avenir de la technologie de stimulation temporaire. »
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www.dailymail.co.uk
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