Учёные испытали прототип беспроводного сердца

По замыслу авторов нового изобретения, пациенты с искусственным сердцем или вспомогательным кровяным насосом при помощи новой системы смогут получить большую, нежели ранее, свободу передвижения.

Специалисты из университета Вашингтона (University of Washington) и медицинского центра университета Питтсбурга (UPMC) протестировали беспроводную систему питания совместно с одним из коммерческих желудочковых вспомогательных устройств (VAD).

Новая установка передаёт энергию механическому сердцу, лежащему в кружке, в несколько этапов (пояснения в тексте) (фото University of Washington).

Возглавляет этот проект Джошуа Смит (Joshua Smith), перешедший в университет Вашингтона из компании Intel, где несколько лет работал над системой передачи электроэнергии по воздуху.

Речь идёт о технологии, при которой за счёт подстройки резонансной частоты и других параметров приёмной и передающей катушек возможна переправка электроэнергии на средние расстояния (десятки сантиметров — метры) с высоким КПД.

Ранее кардиологи уже экспериментировали с индуктивными системами подачи питания на сердечный насос-имплантат, желая избавиться от проходящих сквозь кожу проводов (это ворота для инфекции, повышающие риск осложнений). Но простые технологии (вроде тех, что используются в беспроводных электрических зубных щётках) медиков разочаровали — дальность передачи составила считанные миллиметры и проявился побочный эффект в виде ненужного нагрева тканей.

Система Смита позволяет избавиться от этих недостатков. Она состоит из двух пар катушек. Первая (на заглавной фотографии — справа) соединена с электрической сетью и передаёт энергию второй катушке (в центре), которая, по идее, может быть размещена на одежде пациента.

Эта вторая катушка заряжает носимую человеком буферную батарею (необходимую для расширения автономности), а также выдаёт ток на ещё одну передающую катушку, меньшего размера. Та уже занимается трансляцией энергии на совсем небольшую (диаметром всего 4,3 см) приёмную катушку (на заглавной фотографии — слева), находящуюся в теле человека и соединённую с искусственным сердцем, а также с внутренней буферной батарейкой.

Пока такой набор был опробован в лабораторных условиях. Катушки располагались на столе, а соединённый с ними аппарат VAD работал в кружке с жидкостью. Мощность передавалась надёжно с КПД около 80%, гласит пресс-релиз вашингтонского университета.

В перспективе авторы проекта видят такую картину. В жилой или рабочей комнате пациента должно быть смонтировано несколько передающих катушек — в стенах, потолке, под кроватью и в кресле. Они должны обеспечить человку с сердечным имплантатом почти непрерывную подпитку батарей. Для их зарядки ему не потребуется подключаться к розеткам.

В специально оборудованной комнате пациент с искусственным сердцем или желудочковым вспомогательным устройством мог бы жить и работать более свободно, чем с системами прежнего образца, в которых работоспособность имплантата полностью зависит от аккумулятора, требующего регулярного подключения к сети (иллюстрация Pramod Bonde, University of Pittsburgh Medical Center).

Вместе с тем внутренний аккумулятор должен дать человеку возможность спокойно находиться вне зоны подпитывающих катушек и без жилета до двух часов. Что позволит пациенту, к примеру, принять ванну.

Результаты первых испытаний системы учёные представили на ежегодной конференции американского общества по развитию искусственных внутренних органов (ASAIO), где получили награду за наиболее перспективное исследование в области искусственного сердца.

Следующий шаг авторов прототипа — испытание беспроводной подпитки искусственного сердца, имплантированного в подопытное животное.