08/03/2012 - Recherche. Cadrans nourris avec l'énergie du cœur lui-même

Menéame

Une nouvelle méthode d’énergie pour les stimulateurs cardiaques fait appel à une source inhabituelle: les vibrations mêmes de la palpitation du cœur. Avec cette méthode, on pourrait un jour éliminer la chirurgie pour remplacer la batterie

Les chercheurs en énergie à l’Université du Michigan ont conçu un dispositif qui capture l’énergie de la réverbération du palpitus cardiaque dans la poitrine et la convertit en électricité pour le fonctionnement d’un stimulateur ou d’un défibrillateur implanté. Ces mini machines médicales envoient des signaux électriques au cœur pour qu’il continue à battre avec un rythme sain. En occupant la fonction des batteries qui leur donnent maintenant de l’énergie, le nouveau système pourrait épargner aux patients les opérations répétées qui sont maintenant le seul moyen de remplacer les batteries qui durent de 5 à 10 ans.

"L’idée est d’utiliser les vibrations environnementales qui, typiquement, sont gaspillées et transformées en énergie électrique," a déclaré Amin Karami, un chercheur au Département de l’ingénierie aérospatiale de l’UM. "Si vous mettez votre main sur votre cœur, vous pouvez sentir ces vibrations sur tout le torse."

Les chercheurs n’ont pas encore construit de prototype, mais ils ont fait des diagrammes détaillés et font des simulations démontrant que le concept fonctionnerait. C’est la façon dont il le ferait: une feuille de 0,0254 centimètres (un centième de pouce) d’épaisseur d’un matériau céramique "pizoélectrique" spécial, essentiellement, capture les vibrations du palpitus cardiaque et répond en s’élargissant brièvement. Les matériaux piézoélectriques sont devenus célèbres parce qu’ils peuvent transformer le stress mécanique (qui les fait s’étendre) en une tension électrique.

Karami et ses collègues Daniel Inman, directeur du génie aérospatial à l’UM, ont fait l’ingénierie précise de la feuille de céramique sous une forme qui peut capturer les vibrations dans la largeur d’une large gamme de fréquences. Ils ont également incorporé des magnétes dont la force de champ supplémentaire peut considérablement multiplier le signal électrique résultant de ces vibrations.

Le nouvel artefact pourrait générer 10 microwatts d’énergie, ce qui est huit fois plus que l’énergie dont un pacemaker a besoin pour opérerKarami l’a dit. Il génère toujours plus d’énergie que le stimulateur cardiaque ne l’exige et fonctionne avec des rythmes cardiaques de 7 à 700 battements par minute. C’est bien au-dessous et bien au-dessus de la gamme normale.

Un article sur cette recherche, intitulé "Powering pacemakers from hearbeat vibrations using linear and nonlinear energy harvesters," est publié dans l’édition imprimée actuelle de la revue Applied Physics Letters.

La recherche est financée par l’Institut national des normes et de la technologie et l’Institut de technologie critique et de science appliquée de Virginia Tech.

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