В медицинской практике уже не первый год используются стимуляторы мозга - импланты, помогающие например людям с болезнью Паркинсона и другими двигательными расстройствами восстановить контроль над своими мышечными движениями. Однако проблемой таких стимуляторов является то, что им регулярно требуется хирургическая замена батарейки. Недавно американские ученые разработали стимулятор, который больше не нуждается в замене батареек.
Стимуляторы мозга становятся все более распространенными: ежегодно устанавливается около 150 000 новых имплантов. Их обычно помещают под кожу в области грудной клетки, а их электроды имплантируют в мозг. Электроды посылают в мозг электрические импульсы несколько раз в секунду, чтобы регулировать неправильно работающую электрическую активность мозга.
Помимо помощи больным, у которых разладилась связь мозга с мышцами (болезнь Паркинсона), подобные импланты также могут значительно уменьшить симптомы психических заболеваний, таких как резистентная к лечению депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство.
Как и кардиостимуляторы, стимуляторы мозга получают энергию от батареек. В то время как срок службы большинства батареек кардиостимуляторов составляет 7–10 лет, батарейки стимуляторов мозга обычно требуют замены каждые 2–3 года из-за их высокого энергопотребления. И каждая замена батареи требует хирургического вмешательства.
Ученые из Университета Коннектикута (США) разработали стимулятор мозга, которому не нужна замена батареек. Вместо батареи новое устройство преобразует движение грудной клетки пациента при дыхании в электричество. Когда человек вдыхает и выдыхает, грудная клетка давит на очень маленький и тонкий электрический генератор, называемый трибоэлектрическим наногенератором. А наногенератор в свою очередь преобразует это движение в статическое электричество.
Команда протестировала устройство на модели, включающей легкое свиньи, подключенное к насосу. Когда легкое свиньи надувается и сдувается во время вдоха и выдоха, оно давит на наногенератор, заставляя два слоя внутри наногенератора тереться и вырабатывать электричество. Следующим шагом команды исследователей будет испытание устройства на крупном животном.