. SMÅ SOLCELLER PLACERADE UNDER HUDEN KAN DRIVA PACEMAKER OCH ANDRA IMPLANTAT - TEKNOLOGI

Små solceller placerade under huden kan driva pacemaker och andra implantat

hjärta i solen
CC BY 2.0 Neal Fowler

En typisk pacemaker skulle kunna drivas av solceller så små som 3, 6 kvadratcentimeter, som kan implanteras under huden och därmed undvika behovet av periodiska batteribyte.

Medicinska implantat som pacemaker kan förlänga patientens liv kraftigt, men de kräver också periodiska operationer för att byta ut batteriet. Emellertid har ny forskning från ett team i Schweiz funnit att inte bara dessa batteribyttringar skulle kunna undvikas genom att använda små solceller som är implanterade under patientens hud, utan att solcellerna också kan generera massor av elektricitet för de medicinska implantaten även i mitten vinter.

Även om drivande medicinska implantat med solceller har föreslagits av olika forskningsgrupper, och prototyper har byggts, har frågan om huruvida tillräckligt med el faktiskt kan genereras året runt av subkutana solceller förblivit obesvarad. Men resultaten från det schweiziska forskarteamet, som nyligen publicerades i tidskriften Annals of Biomedical Engineering, tyder på att det verkligen är möjligt att driva pacemaker och andra medicinska implantat med låg effekt med solenergi och kan göras med celler som mäter så små som 3, 6 kvadratcentimeter.

"Elektroniska implantat är vanligtvis batteridrivna, sällan med ett laddningsbart batteri som kräver upprepad laddning eller med ett primärt batteri, vilket kräver en implantatbyte när batteriet tappas. I själva verket är implantatersättningar på grund av batteriets utarmning vanliga och svarar för cirka 25% av implantationerna av hjärtpacemakare, som representerar majoriteten av elektroniska implantat. Dessa re-ingripanden orsakar kostnader och utsätter patienten för risk för komplikationer. Dessutom kan det vara en stressande intervention för patienten., storleken på ett elektroniskt implantat styrs huvudsakligen av batterivolymen, dvs. det kan utformas mindre om det inte är utrustat med primära batterier. " - Energiskörning med subkutana solceller: En långvarig studie av uppnåelig energiproduktion

Teamet byggde bärbara solenergimätningsanordningar som skulle göra det möjligt för dem att kontinuerligt övervaka produktionen av solcellerna när de bärdes av frivilliga under en sexmånadersperiod, hela sommaren, hösten och vintern. För att efterlikna effekten på solproduktionen av att täckas av patientens hud täcktes också solcellerna på enheterna, men med optiska filter som skulle simulera den täckningen, vilket gav forskarna de "första verklighetsvalideringsdata för energiskörd av subkutana solceller. "

Enligt forskningsresultaten kunde de små monokristallina solcellerna (22% effektivitet) som användes i studien generera "mycket mer" än de typiska 5 till 10 mikrowatt som typiska hjärtpacemakare använder, som till och med den lägsta effekt som uppmättes av enheterna var i genomsnitt 12 mikrowatt.

Eftersom solceller endast producerar elektricitet när de utsätts för solljus, skulle ett batteri (eller "ackumulator" som forskningsdokumentet kallar det) fortfarande krävas för drift av ett medicinskt implantat dygnet runt, men eftersom regelbunden laddning skulle ske via omgivande solljus, batteriet för en solenergi-pacemaker kan vara mycket mindre än nuvarande alternativ, vilket också innebär att pacemakern själv kan vara mycket mindre i storlek.

"Den totala genomsnittliga effekten som erhålls räcker för att fullständigt driva till exempel en pacemaker eller åtminstone förlänga livslängden för något annat aktivt implantat. Genom att använda energisnåla enheter som solceller för att driva ett implantat, kan utbyten av enheter undvikas och enheten storleken kan minskas dramatiskt. " - Lukas Bereuter, huvudförfattare till studien

Teamet avslutade sitt forskningsdokument med att säga att "med några antaganden" kan resultaten av studien "skalas och tillämpas på alla andra mobila, solenergidrivna applikationer på människor."

Hela studien kan nås på Annals of Biomedical Engineering.