Китайские инженеры разработали подкожное зарядное устройство

Ученые создали беспроводное зарядное устройство, которое можно вставлять под кожу. Пока что его тестировали только на грызунах, но если последующие исследования на людях окажутся успешными, это может означать, что медицинским имплантатам больше не потребуются неуклюжие батареи и провода, которые идут с ними.

Большинство биоэлектронных устройств, таких как датчики или системы доставки лекарств, часто ограничены емкостью бортовых батарей. Их можно подключить к внешнему источнику питания — но это может вызвать инфекцию, особенно если пациенту требуется операция по удалению или замене деталей.

Чтобы обойти эту проблему, ученые создали прототип чипа беспроводной зарядки, который можно встроить под кожу. Прототип, протестированный на крысах, может либо передавать энергию через тело по беспроводной сети, либо собирать энергию из тела.

Гибкий и мягкий подкожный чип также может адаптироваться к форме ткани во время процедуры, и он биоразлагаем, пишут исследователи в своей статье для журнала Science Advances.

«Наш прототип системы электропитания представляет собой важный шаг вперед в продвижении широкого спектра биоразлагаемых имплантируемых медицинских устройств с потенциалом обеспечения эффективных и надежных энергетических решений», — говорит соавтор исследования Вэй Лань, профессор электроники в Школе физических наук и технологий в Университете Ланьчжоу в Китае.

В прототипе источника питания используется магниевая катушка, которая заряжается, когда вторая катушка помещается над кожей. Энергия проходит через цепь, а затем поступает в модуль накопления энергии, состоящий из гибридных конденсаторов с ионами цинка.

В отличие от батарей, которые хранят энергию в химической форме, эти суперконденсаторы сохраняют мощность в виде электрической энергии. Они также имеют высокую плотность мощности и могут одновременно разрядить большое количество энергии.

Исследователи внедрили этот прототип в биоразлагаемый чипоподобный имплантат, который сочетал в себе сбор и хранение энергии. Когда прототип был прикреплен к медицинскому имплантату, питание проходило по цепи непосредственно к устройству и в конденсатор, чтобы обеспечить постоянное электропитание.

У крыс беспроводной имплант проработал до 10 дней и полностью растворился в течение двух месяцев, что доказывает его биоразлагаемость. Но потенциально он может прослужить дольше, если утолщать защитные слои полимера и воска, окружающие систему.

Однако новому прототипу придется преодолеть несколько препятствий, прежде чем он будет готов к испытаниям на людях. В экспериментах по доставке лекарств некоторым крысам также вводили незаряженные имплантаты с противовоспалительными средствами — и их температура падала, что предполагало некоторое пассивное высвобождение лекарства. Команда также не научилась включать и выключать устройство; он перестает работать только тогда, когда у него заканчивается мощность.