Amerikaanse wetenschappers hebben een draadloos hart getest

Volgens de auteurs van de nieuwe uitvinding krijgen patiënten met een kunstmatig hart of een hulpbloedpomp dankzij het nieuwe systeem een grotere bewegingsvrijheid dan voorheen.

Onderzoekers van de Universiteit van Washington en het University of Pittsburgh Medical Center (UPMC) testten een draadloos energiesysteem in combinatie met een commercieel ventriculair ondersteuningsapparaat (VAD).

Het project, met de naam Free-range Resonant Electrical Energy Delivery (FREE-D), wordt geleid door Joshua Smith, die voorheen bij Intel werkte aan de Universiteit van Washington. Daar werkte hij jarenlang aan een draadloos energietransmissiesysteem.

Het gaat hier om een technologie die, door aanpassing van de resonantiefrequentie en andere parameters van de ontvangst- en zendspoelen, het mogelijk maakt om elektrische energie over middellange afstanden (tientallen centimeters - meters) met een hoge efficiëntie te transporteren.

Cardiologen hebben eerder geëxperimenteerd met inductieve stroomtoevoersystemen voor hartpompimplantaten, in de hoop af te komen van draden die door de huid lopen (een poort voor infecties, wat het risico op complicaties verhoogt). Maar eenvoudige technologieën (zoals die in draadloze elektrische tandenborstels) stelden artsen teleur: het transmissiebereik was slechts enkele millimeters en er trad een bijwerking op in de vorm van onnodige weefselverhitting.

Het mechanische hart bevindt zich in de cirkel, met de volledige draadloze stroomtransmissieketen op de achtergrond (foto Universiteit van Washington).

Smiths systeem overwint deze tekortkomingen. Het bestaat uit twee paar spoelen. De eerste (rechts op de foto hierboven) is aangesloten op het elektriciteitsnet en stuurt energie naar de tweede spoel (in het midden), die in theorie op de kleding van de patiënt kan worden geplaatst.

Deze tweede spoel laadt de bufferbatterij op die de persoon draagt (noodzakelijk voor het verlengen van de autonomie) en levert ook stroom aan een andere, kleinere zendspoel. Deze is al bezig met het overbrengen van energie naar een zeer kleine (slechts 4,3 cm diameter) ontvangstspoel (links op de foto), die zich in het menselijk lichaam bevindt en verbonden is met het kunstmatige hart, en met de interne bufferbatterij.

Tot nu toe is de opstelling getest in een laboratoriumomgeving. De spoelen werden op een tafel geplaatst en het ermee verbonden VAD-apparaat werd in een mok met vloeistof gebruikt. De stroom werd betrouwbaar overgedragen met een efficiëntie van ongeveer 80%, aldus een persbericht van de Universiteit van Washington.

De auteurs van het project zien in de toekomst de volgende afbeelding. Meerdere zendspoelen moeten in de woon- of werkkamer van de patiënt worden gemonteerd - in de muren, het plafond, onder het bed en in de stoel. Ze moeten een persoon met een hartimplantaat vrijwel continu van stroom voorzien. Om ze op te laden, hoeft hij geen stopcontact te gebruiken.

In een speciaal ingerichte kamer kan een patiënt met een kunstmatig hart of een hartondersteuningsapparaat vrijer leven en werken dan bij oudere systemen, waarbij de functionaliteit van het implantaat volledig afhankelijk is van een batterij die regelmatig op het lichtnet moet worden aangesloten (illustratie door Pramod Bonde, University of Pittsburgh Medical Center).

Tegelijkertijd moet de interne batterij het mogelijk maken dat een persoon zich tot twee uur lang veilig buiten het bereik van de voedingsspoelen en zonder vest kan bevinden. Dit maakt het bijvoorbeeld mogelijk om een bad te nemen.

De wetenschappers presenteerden de resultaten van de eerste tests van het systeem op het jaarlijkse congres van de American Society for the Advancement of Artificial Internal Organs (ASAIO). Daar ontvingen ze een prijs voor het meest veelbelovende onderzoek op het gebied van kunstmatige harten.

De volgende stap voor de makers van het prototype is het testen van de draadloze stroomvoorziening voor een kunstmatig hart dat in een proefdier is geïmplanteerd.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]