Illustration montrant comment le dispositif pourrait recevoir périodiquement des ultrasons provenant d’un transducteur externe.
Lorsque la batterie d’un stimulateur cardiaque s’épuise, l’implant entier doit généralement être remplacé par voie chirurgicale. Les scientifiques mettent donc au point un système non invasif de recharge de la batterie, qui utilise des ultrasons appliqués de manière externe.
Tout d’abord, il convient de reconnaître qu’il existe actuellement d’autres méthodes de transfert d’énergie sans fil.
L’induction électromagnétique, par exemple, est déjà utilisée pour recharger les batteries d’appareils tels que les smartphones. Elle ne fonctionne toutefois que sur une distance d’environ 1,5 cm, et la chaleur générée pendant le processus de charge limite son utilisation pour recharger en toute sécurité des appareils dans le corps.
La résonance magnétique est une autre méthode, mais les champs magnétiques qu’elle utilise peuvent être soumis à des interférences avec d’autres fréquences de communication sans fil comme Bluetooth et Wi-Fi.
En tenant compte de ces limitations et d’autres, une équipe de l’Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST) a mis au point un générateur implantable alimenté par ultrasons qui pourrait être intégré dans un stimulateur cardiaque ou un autre implant. Il utilise ce que l’on appelle l’effet triboélectrique, selon lequel certains matériaux se chargent électriquement lorsqu’ils sont frottés les uns contre les autres – c’est ce qui est responsable de la charge statique qui se produit lorsque vous vous peignez les cheveux.
Dans le cas de ce dispositif, des ondes ultrasonores appliquées de l’extérieur font vibrer de fines couches de matériaux triboélectriques et ferroélectriques entre deux couches d’électrodes. Cela génère un courant électrique, qui peut être utilisé pour charger une batterie.
Lorsque le dispositif a été testé en laboratoire, il a été possible de générer une puissance de charge de 8 milliwatts, même lorsque le générateur et l’émetteur étaient tous deux immergés et situés à 6 cm l’un de l’autre, ce qui était suffisant pour allumer simultanément 200 LED ou transmettre un signal Bluetooth sous l’eau. En fait, le système pourrait aussi être utilisé dans les technologies sous-marines.
En plus d’être testé sous l’eau, le générateur a également été intégré dans du porc pour simuler le corps humain.
« Cette étude a démontré que les appareils électroniques peuvent être alimentés en énergie sans fil par des ondes ultrasoniques », a déclaré le chercheur principal, le Dr Hyun-Cheol Song. « Si la stabilité et l’efficacité du dispositif sont encore améliorées à l’avenir, cette technologie peut être appliquée pour alimenter sans fil des capteurs implantables ou des capteurs en eaux profondes, dans lesquels le remplacement des batteries est encombrant. »
Un article sur cette recherche a récemment été publié dans la revue Energy & Environmental Science.
Les scientifiques de l’université des sciences et technologies King Abdullah d’Arabie saoudite ont travaillé sur leur propre système de recharge d’implants par ultrasons, qui intègre un hydrogel produisant de l’électricité lorsqu’il est soumis à des ultrasons. Parmi les autres méthodes expérimentales permettant de recharger les batteries des stimulateurs cardiaques sans les retirer, citons l’utilisation de la lumière, des battements de cœur et des mouvements du corps.
https://www.eurekalert.org/news-releases/949755
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d1ee02623b
