. SMÅ SOLCELLER, DER ER ANBRAGT UNDER HUDEN, KUNNE FØRE TIL PACEMAKERE OG ANDRE IMPLANTATER - TEKNOLOGI

Små solceller, der er anbragt under huden, kunne føre til pacemakere og andre implantater

hjerte i solen
CC BY 2.0 Neal Fowler

En typisk pacemaker kunne drives af solceller så små som 3, 6 kvadratcentimeter, som kunne implanteres under huden og derved undgå behovet for periodiske batteriudskiftninger.

Medicinske implantater som pacemakere kan i høj grad forlænge en patients liv, men de kræver også periodiske operationer for at udskifte batteriet. Ny forskning fra et team i Schweiz har imidlertid fundet, at ikke kun disse batteriudskiftninger kunne undgås ved at bruge små solceller, der er implanteret under patientens hud, men at solcellerne også kunne generere masser af elektricitet til de medicinske implantater, selv i midten om vinteren.

Selvom kraftforsyning til medicinske implantater med solceller er blevet foreslået af forskellige forskningsgrupper, og der er bygget prototyper, er spørgsmålet om, hvorvidt nok elektricitet faktisk kunne genereres året rundt af subkutane solceller, ubesvaret. Men konklusionerne fra det schweiziske forskerteam, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Annals of Biomedical Engineering, antyder, at det faktisk er muligt at drive pacemakere og andre medicinske implantater med lav effekt med solenergi og kunne gøres med celler, der måler så små som 3, 6 kvadratcentimeter.

"Elektroniske implantater er normalt batteridrevet, sjældent med et genopladeligt batteri ich requires som kræver gentagen genopladning eller med et primært batteri, som kræver en implantatudskiftning, når batteriet er tomt. Faktisk er implantatudskiftninger på grund af batteriets udtømning almindelige og tegner sig for cirka 25% af implantationerne af hjertepacemakere, som repræsenterer størstedelen af ​​elektroniske implantater. Disse reinterventioner medfører omkostninger og udsætter patienten for en risiko for komplikationer. Desuden kan det være en stressende indgriben for patienten. Endelig, styres størrelsen på et elektronisk implantat hovedsageligt af batteriets volumen, dvs. det kan designes mindre, hvis ikke udstyret med primære batterier. " - Energihøstning med subkutane solceller: En langvarig undersøgelse af opnåelig energiudbytte

Holdet byggede bærbare solmåleenheder, der gjorde det muligt for dem kontinuerligt at overvåge produktionen af ​​solcellerne, da de blev båret af frivillige over en periode på seks måneder, hele sommeren, efteråret og vinteren. For at efterligne virkningen på solens output ved at blive dækket af patientens hud blev solcellerne på apparaterne også dækket, men med optiske filtre, der ville simulere denne dækning, hvilket gav forskerne de "første virkelige valideringsdata for energihøstning af subkutane solceller. "

I henhold til forskningsresultaterne var de små monokrystallinske solceller (effektivitet på 22%), der blev anvendt i undersøgelsen, i stand til at generere "meget mere" end de typiske 5 til 10 mikrowatt, som typiske hjertepacemakere bruger, som endda det laveste effekt, der er målt af enheder var i gennemsnit 12 mikrowatt.

Da solceller kun producerer elektricitet, når de udsættes for sollys, ville et batteri (eller "akkumulator", som forskningsdokumentet kalder det) stadig være nødvendigt for drift af et medicinsk implantat døgnet rundt, men fordi regelmæssig opladning ville ske via omgivende sollys, kan batteriet til en solcelledrevet pacemaker være meget mindre end de nuværende indstillinger, hvilket også betyder, at pacemakeren i sig selv kunne være meget mindre i størrelse.

"Den samlede gennemsnitlige effekt, der opnås, er nok til at fuldføre strøm til f.eks. En pacemaker eller i det mindste forlænge levetiden for ethvert andet aktivt implantat. Ved at bruge energihøstningsanordninger, såsom solceller, til at drive et implantat, kan udskiftning af enheder undgås og enheden størrelse kan reduceres dramatisk. " - Lukas Bereuter, hovedforfatter af undersøgelsen

Holdet afsluttede sin forskningsopgave med at oplyse, at "med nogle få antagelser" kan resultaterne af undersøgelsen "skaleres og anvendes til enhver anden mobil, solcelledrevet applikation på mennesker."

Den fulde undersøgelse kan ses på Annals of Biomedical Engineering.