Ερευνητές στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Gwangju στη Νότια Κορέα έχουν αναπτύξει μια μέθοδο για την ασύρματη τροφοδοσία συσκευών με χρήση φωτός. Η τεχνική περιλαμβάνει ένα έμπλαστρο micro-LED για τη μετάδοση φωτός μέσω του δέρματος και ένα φωτοβολταϊκό σύστημα σε εμφυτευμένες συσκευές που μπορούν να μετατρέψουν αυτό το φως σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν συσκευές που δεν χρειάζονται μπαταρίες, αποφεύγοντας την ανάγκη αφαίρεσης και αντικατάστασης όταν εξαντληθούν οι μπαταρίες.
Τα εμφυτεύσιμα ηλεκτρονικά ιατρικά βοηθήματα είχαν σημαντικό αντίκτυπο στην υγειονομική περίθαλψη, ιδιαίτερα στη μακροπρόθεσμη διαχείριση χρόνιων παθήσεων. Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν παλιά αγαπημένα, συμπεριλαμβανομένου του βηματοδότη, και εκείνα που βρίσκονται σε εξέλιξη, όπως το τεχνητό πάγκρεας. Ωστόσο, ένα κοινό εμπόδιο για αυτές τις συσκευές, ιδιαίτερα εκείνες που προορίζονται για μακροχρόνια εμφύτευση, είναι η παροχή ισχύος.
«Μία από τις μεγαλύτερες απαιτήσεις στα βιοϊατρικά ηλεκτρονικά εμφυτεύματα είναι η παροχή βιώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας για παρατεταμένη υγιή ζωή χωρίς χειρουργικές επεμβάσεις αντικατάστασης μπαταρίας», λέει ο Jongho Lee, ερευνητής που συμμετείχε στη μελέτη. «Επί του παρόντος, η έλλειψη αξιόπιστης πηγής ισχύος περιορίζει τη λειτουργικότητα και την απόδοση των συσκευών εμφύτευσης. Εάν μπορούμε να εξασφαλίσουμε αρκετή ηλεκτρική ενέργεια στο σώμα μας, μπορούν να αναπτυχθούν νέοι τύποι ιατρικών εμφυτευμάτων με διαφορετικές λειτουργίες και υψηλή απόδοση. “
Προς το παρόν, τα ηλεκτρονικά εμφυτεύματα πρέπει είτε να τροφοδοτούνται μέσω εξωτερικών καλωδίων, τα οποία διεισδύουν στο δέρμα και ενέχουν κίνδυνο μόλυνσης, είτε μέσω εσωτερικής μπαταρίας. Υπάρχουν μερικές ασύρματες τεχνικές που χρησιμοποιούνται ήδη, όπως η επαγωγική ζεύξη, αλλά είναι γενικά ασφαλείς μόνο σε χαμηλότερα επίπεδα ισχύος. Οι εσωτερικές μπαταρίες μπορεί να έχουν σημαντική διάρκεια ζωής, από την άλλη πλευρά, αλλά τελικά θα εξαντληθούν, απαιτώντας χειρουργική επέμβαση για την αντικατάστασή τους. Αυτό είναι ενοχλητικό για τους ασθενείς και έρχεται επίσης με κινδύνους όπως λοίμωξη και άλλες επιπλοκές.
Για την αντιμετώπιση αυτών των περιορισμών, οι Κορεάτες ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μέθοδο για την ασύρματη τροφοδοσία συσκευών, χρησιμοποιώντας το εμφυτεύσιμο ισοδύναμο των ηλιακών συλλεκτών. Η τεχνική, που περιγράφεται στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών , βασίζεται σε μια πηγή φωτός που εφαρμόζεται εξωτερικά με τη μορφή έμπλαστρου micro-LED που κολλάει στο δέρμα πάνω από το οποίο βρίσκεται μια εμφυτευμένη συσκευή.
Το έμπλαστρο εκμεταλλεύεται τη ημιδιαφανή φύση του ιστού, η οποία επιτρέπει σε κάποιο βαθμό τη διείσδυση του φωτός – σκεφτείτε τη λάμψη που συμβαίνει όταν το φως από έναν φακό, που πιέζεται στα δάχτυλά σας, διέρχεται από το δέρμα σας.
Το δεύτερο συστατικό είναι ένα φωτοβολταϊκό σύστημα που συνδέεται με μια εμφυτευμένη συσκευή, η οποία χρησιμοποιεί το φως που μεταδίδεται μέσω του δέρματος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν δοκιμάσει το σύστημα σε ποντίκια και έχουν δείξει ότι μπορεί να τροφοδοτήσει με επιτυχία μια εμφυτευμένη συσκευή.
“Αυτά τα αποτελέσματα επιτρέπουν τη μακροχρόνια χρήση των επί του παρόντος διαθέσιμων εμφυτευμάτων, εκτός από την επιτάχυνση των αναδυόμενων τύπων ηλεκτρικών εμφυτευμάτων που απαιτούν μεγαλύτερη ισχύ για την παροχή διαφορετικών, βολικών διαγνωστικών και θεραπευτικών λειτουργιών σε ανθρώπινα σώματα”, δήλωσε ο Lee.