Alimentare il cuore che batte: nuova generazione di pacemaker in arrivo

Anche se i dispositivi cordless a batteria dominano il modo in cui comunichiamo oggigiorno, la breve durata della loro carica è un fattore limitante quando li si vuole usare in ambiente medico, come per esempio negli impianti o nelle sonde progettati per rimanere all’interno del corpo per molti anni e che non possono essere rimossi e ricaricati come un lettore mp3 o un telefono.

Benché questo problema sia stato in gran parte superato con i sistemi basati sulle onde radio (HF) e induttivi, come i pacemaker, che sono in uso da mezzo secolo, rimangono problemi riguardo la loro efficienza in termini di ubicazione, posizione e movimento, e spesso essi sono anche limitati per quanto riguarda il raggio.

Un team di ricercatori tedeschi, dell’Istituto Fraunhofer per le tecnologie e i sistemi ceramici IKTS a Hermsdorf, ha ora divulgato i dettagli della sua ultima invenzione, che si spera farà progressi nel superamento di alcune di queste difficoltà. I ricercatori hanno ideato un nuovo sistema di trasferimento dell’energia, che è già stato brevettato, per aggirare questi limiti di ubicazione, posizione e movimento che attualmente affliggono i sistemi basati sulle onde radio (HF) e induttivi.

Il team è riuscito a trasmettere in modalità wireless l’energia da un trasmettitore portatile a un generatore mobile o “ricevitore”. Il trasmettitore fornisce una corrente elettrica di oltre 100 milliwatt e ha un raggio di circa 50 centimetri. Di conseguenza, il ricevitore si può mettere quasi ovunque sul corpo.

Il dottor Holger Lausch dell’Istituto Fraunhofer per le tecnologie e i sistemi ceramici IKTS commenta:
“Il modulo di trasferimento di forma cilindrica è così piccolo e compatto che si può attaccare a una cintura. Con il nostro dispositivo portatile, possiamo fornire energia a distanza a impianti, sistemi di dosaggio di farmaci e altre applicazioni mediche senza toccarle, come le capsule endoscopiche ingeribili che migrano nel tratto gastrointestinale e trasmettono immagini dell’interno del corpo all’esterno.”

Il modulo generatore può essere rintracciato in ogni momento, a prescindere del trasferimento di energia, rispetto alla sua posizione e ubicazione. Quindi se il generatore si trova dentro una capsula endoscopica video, le immagini prodotte possono essere collegate a specifiche regioni intestinali. Se si mette dentro una capsula di dosaggio, l’ingrediente attivo del farmaco può essere rilasciato in modo mirato. Nel modulo di trasferimento, un magnete rotante guidato da un motore EC genera un campo magnetico rotante. Una pallina magnetica nel ricevitore si collega al campo magnetico alternato esteriore e di conseguenza si mette a ruotare. Il movimento rotatorio si trasforma in elettricità, così l’energia viene prodotta proprio nel modulo generatore.

Il dott. Lausch commenta così i vantaggi del sistema:
“Con l’accoppiamento magnetico, l’energia può essere trasformata attraverso materiali non magnetici, come il tessuto biologico, le ossa, gli organi, l’acqua, la plastica o persino una serie di metalli. Inoltre il campo magnetico prodotto non ha effetti collaterali nocivi sugli esseri umani. Non riscalda neanche il tessuto.”

Questi nuovi tipi di sistemi in miniatura e intelligenti assumeranno presto funzioni terapeutiche e diagnostiche. Gli scienziati sperano che in futuro i sensori impiantabili saranno in grado di misurare i livelli di glucosio, la pressione arteriosa o la saturazione di ossigeno dei tessuti tumorali e di trasmettere i dati dei pazienti attraverso la telemetria, una tecnologia che permette di fare misurazioni a distanza, attraverso onde radio o la trasmissione e la ricezione di informazioni attraverso reti IP.

Poiché i moduli disponibili in prototipi sono scalabili in termini di portata, dimensioni e capacità di prestazioni, possono essere usati non solo per applicazioni di tecnologia medica. Possono anche fornire energia in modalità wireless a sensori sigillati ermeticamente, come quelli contenuti nei muri o nei ponti. Questo li rende quindi adatti all’uso nel campo dell’energia meccanica e della costruzione di impianti.

In futuro potrebbero essere usati anche per caricare unità di stoccaggio di energia e attivare componenti elettronici.

Per maggiori informazioni, visitare:

Istituto Fraunhofer per le tecnologie e i sistemi ceramici IKTS:
http://www.ikts.fraunhofer.de/en/