08/03/2012 - Investigación. Marcapasos alimentados con la propia energía del corazón

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Un novedoso método de energía para los marcapasos cardiacos recurre a una fuente inusitada: las vibraciones mismas de la palpitación del corazón. Con este método se podría eliminar, algún día, la cirugía para el reemplazo de la batería

Los investigadores de energía en la Universidad de Michigan diseñaron un artefacto que captura la energía de la reverberación del pálpito cardiaco en el pecho y la convierte en electricidad para el funcionamiento de un marcapasos o un defibrilador implantado. Estas mini máquinas médicas envían señales eléctricas al corazón para que continúe palpitando con un ritmo saludable. Al ocupar la función de las baterías que ahora les dan energía, el nuevo sistema podría ahorrar a los pacientes las repetidas cirugías que son ahora la única forma de reemplazar las baterías que duran de cinco a diez años.

"La idea es usar las vibraciones ambientales que, típicamente, se desperdician y convertirlas en energía eléctrica", dijo Amin Karami, un investigador en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la UM. "Si usted pone su mano encima de su corazón puede sentir esas vibraciones en todo el torso".

Los investigadores todavía no han construido un prototipo pero han hecho diagramas detallados y llevan a cabo simulacros que demuestran que el concepto funcionaría. Ésta es la forma en que lo haría: una lámina de 0,0254 centímetros (una centésima de pulgada) de espesor de un material cerámico "piezoeléctrico" especial, esencialmente, captura las vibraciones del pálpito cardiaco y responde expandiéndose brevemente. Los materiales piezoeléctricos se han hecho famosos porque pueden convertir el estrés mecánico (que les hace expandirse) en un voltaje eléctrico.

Karami y sus colegas Daniel Inman, director de Ingeniería Aeroespacial en la UM, han hecho la ingeniería precisa de la lámina cerámica en una forma que puede capturar las vibraciones a lo ancho de una amplia gama de frecuencias. También han incorporado magnetos cuya fuerza de campo adicional puede multiplicar drásticamente la señal eléctrica que resulta de esas vibraciones.

El nuevo artefacto podría genera 10 microvatios de energía, lo cual es ocho veces más que la energía que necesita un marcapasos para operar, dijo Karami. Siempre genera más energía que la requerida por el marcapasos y funciona con ritmos cardiacos de 7 a 700 palpitaciones por minuto. Eso es muy por debajo y muy por encima de la gama normal.

Un artículo sobre esta investigación, titulado "Powering pacemakers from hearbeat vibrations using linear and nonlinear energy harvesters" se publica en la edición impresa actual de la revista Applied Physics Letters.

La investigación la financian el Instituto Nacional de Normas y Tecnología, y el Instituto para Tecnología Crítica y Ciencia Aplicada en Virginia Tech.

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