Corações artificiais se tornam sem fio e ficam mais seguros

Corações artificiais foram criados como uma solução temporária. Eles deveriam preencher “lacunas” para manter pacientes vivos até que eles recebessem um transplante de coração.
Porém, não é tão fácil assim conquistar um coração, certo? Os pacientes cardíacos hoje acabam vivendo com um coração artificial por mais de um ano. Consequentemente, quase 40% deles desenvolvem infecções perigosas ao redor da área onde fica o cabo de recarga do aparelho.
Uma vez que enfiar o dedo em uma tomada elétrica não funciona tão bem, muitos pacientes ainda precisam de um meio mais seguro de recarregar seu coração artificial. Para resolver este problema, um grupo de pesquisadores resolveu cortar o fio por completo.
A ideia é contar apenas com um sistema de estações de energia sem fio. O cientista da computação e engenheiro Joshua Smith e o cirurgião cardíaco Pramod Bonde projetaram um dispositivo de energia para o coração sem fio.
O conceito é uma variação do poder indutivo, no qual uma bobina de transmissão envia ondas eletromagnéticas a uma certa frequência, e uma bobina receptora absorve a energia e a usa para carregar uma bateria.
“A intuição da maioria das pessoas sobre o poder wireless é que, conforme o receptor fica mais longe, o sinal fica mais fraco”, afirma Smith. “Mas com esta técnica, há um regime onde a eficiência na verdade não muda com a distância”, explica.
O poder permanece constante ao longo de distâncias aproximadamente iguais ao diâmetro da bobina – o que significa que uma bobina de 30 centímetros pode gerar poder consistente ao longo de uma distância de 30 centímetros. Não parece muito, mas é suficiente para aliviar a pele de ser cutucada por um implante médico.
Usar o sistema wireless significa uma redução drástica no risco de infecção e uma melhora na qualidade de vida do paciente.
Os cientistas visam um pequeno receptor implantado sob a pele do paciente, que se ligaria a uma bateria que armazena energia suficiente para cerca de duas horas. Ou seja, o paciente pode ficar completamente livre por curtos períodos de tempo para tomar um banho ou dar um mergulho numa piscina (coisas que os usuários atuais de corações artificiais não podem fazer).
A longo prazo, os pesquisadores imaginam transmissores de energia adicionais, que poderão ser colocados debaixo da cama de um paciente, permitindo que eles durmam, trabalhem ou se exercitem sem restrições.
“O potencial de energia sem fio na área médica vai muito além de alimentar corações artificiais”, conta Bonde. “Ele pode ser aproveitado para simplificar os sistemas de sensor, para implantes médicos de energia e para reduzir a fiação elétrica no dia-a-dia de cuidados dos pacientes”
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Eletricidade sem fios : Realidade

Eletricidade sem fios alimenta implantes cardíacos

A configuração de teste usa uma grande bobina de transmissão, à direita, conectada à energia do prédio. À esquerda fica a bobina de recepção. A pequena bobina próxima está conectada à bomba cardíaca, que está trabalhando com o fluido da jarra.[Imagem: University of Washington]

 

 Bombas cardíacas

Os sistemas de assistência ventricular, ou bombas cardíacas, são bombas eletromecânicas desenvolvidas para dar um reforço temporário ao coração de pacientes que estão esperando por um transplante.
Ocorre que a tecnologia desenvolveu-se mais rapidamente do que o andar da fila de transplantes, o que fez com que esses assistentes ventriculares passassem a ficar cada vez mais no corpo dos pacientes, por vezes sendo usados continuamente por vários anos.
O problema é que eles precisam de um fio elétrico para alimentá-los. O fio, que sai pelo umbigo, é uma fonte séria de infecções - cerca de 40% dos pacientes sofrem de infecção, já tendo sido computados casos fatais.
Eletricidade sem fios
Por isso, pesquisadores das universidades de Washington e Pittsburgh, nos Estados Unidos, estão utilizando o conceito de transmissão sem fios de energia elétrica para alimentar esses dispositivos, eliminando a necessidade da fiação e do "cordão umbilical" elétrico.
O conceito é diferente dos nanogeradores para alimentação wireless, que prevê a geração no próprio implante, mas tem a vantagem de poder ser implantada mais rapidamente.
Joshua Smith e seus colegas construíram uma variação da chamada energia indutiva, na qual uma bobina transmissora emite ondas eletromagnéticas de uma determinada frequência, e uma bobina receptora capta essa energia e a utiliza para carregar uma bateria ou alimentar diretamente um aparelho.
Nesse novo sistema de transmissão de energia - que também é indutivo - o equipamento ajusta a frequência e potência conforme varia a distância e a orientação entre as bobinas transmissora e receptora.
Segundo os pesquisadores, isso permite a transmissão sem fios de eletricidade por distâncias maiores do que o que havia sido demonstrado de forma prática até agora.
"A intuição da maioria das pessoas sobre a transmissão de energia wireless é que se dispõe de menor potência quando o receptor se afasta do transmissor," explica Smith. "Mas, com esta nova técnica, há um regime no qual a eficiência de fato não se altera com a distância.
Recarregamento de implantes médicos
Na verdade, a potência permanece constante ao longo de uma distância equivalente ao diâmetro da bobina - uma bobina de 5 centímetros de diâmetro, por exemplo, mantém a potência em uma faixa de 5 centímetros, enquanto uma bobina de 30 centímetros garante a potência em uma área de 30 centímetros.
Parece não ser muito, é mais do que suficiente para passar pela pele e pelo corpo humano e alimentar o implante médico.
Como a faixa de alcance é pequena, a ideia dos pesquisadores é usar o sistema de energia wireless para recarregar uma bateria no interior do implante.
A bateria garante energia para o aparelho durante duas horas, o que dá ao paciente a liberdade para andar pela casa, tomar banho ou mesmo liberdade para pequenas saídas de casa, o que não é possível hoje.
Transmissores acoplados à cama do paciente poderão permitir que ele durma sem qualquer preocupação com seu implante.
O sistema está em fase de avaliação e, agora, será testado em animais.
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