Учёными разработан стимулятор глубокого мозга, черпающий энергию из дыхания

Нейронные имплантаты, стимулирующие мозг посредством электрического тока, используются для лечения болезни Паркинсона и эпилепсии. Исследователи недавно подтвердили, что глубокое моделирование мозга можно использовать для лечения психических расстройств, таких как депрессия, обсессивно-компульсивное и посттравматическое стрессовое расстройства.

Батареи, питающие имплантаты для глубокой стимуляции мозга, работают около трёх лет. Однако операция по их замене может увеличить стоимость, а также риск заражения. Чтобы обойти эту проблему, исследователи создали систему, которая питается за счёт сбора и хранения энергии от движения лёгких во время дыхания.

Система глубокой стимуляции мозга использует электроды, имплантированные хирургическим путём во внутреннюю часть мозга, чтобы посылать электрические импульсы на различных частотах через электроды. Генератор импульсов, помещённый под кожу чуть ниже ключицы, запускает электроды через провод под кожей, который идёт вверх по шее к черепу. Эти электрические импульсы доставляются в мозг контролируемым образом.

Прошлые попытки создать безбатарейные системы глубокой стимуляции мозга, основанные на сборе механической энергии тела, либо не могли подавать импульсы с контролируемой частотой, либо не генерировали достаточно энергии для срабатывания электродов. Учёные из Университета Коннектикута Джеймс Раслинг разработали новый тип трибоэлектрического наногенератора (TENG) для сбора энергии от движений лёгких и суперконденсатор для хранения этой энергии.

TENG основан на накоплении электрического заряда, когда повторяющиеся движения заставляют два электрода, сделанные из разнородных материалов, разделяться и соединяться. Было продемонстрировано, что они генерируют энергию от шагов, движения мышц и ветра. Для практического использования TENG следует прикреплять к внутренней части грудной клетки. Затем лёгкие будут нажимать и отпускать устройство каждый раз, когда человек вдыхает и выдыхает.

Новая система предназначена для прерывистой глубокой стимуляции мозга. Недавно проведенные исследования показали, что такой метод более эффективен при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера, нарушение памяти, депрессия и посттравматическое стрессовое расстройство.