Ce stimulateur cérébral profond n’a pas besoin de piles, seulement de votre respiration
“Il s’agit du premier système qui combine toutes les pièces ; la récolte efficace d’énergie, le stockage d’énergie et le stimulateur cérébral contrôlé.”
Des chercheurs de l’Université de Californie du Nord ont mis au point un moyen de recharger les stimulateurs cérébraux profonds qui ne nécessitent pas l’alimentation par batterie qui est actuellement la norme. UConn
Des chercheurs ont imaginé un moyen ingénieux d’alimenter les stimulateurs cérébraux profonds – en utilisant les mouvements respiratoires de la personne.
Environ 150 000 stimulateurs cérébraux profonds sont implantés chaque année. Normalement placés sous la peau dans la région de la poitrine avec des électrodes implantées dans le cerveau, ces stimulateurs sont connus pour aider à soigner les maladies neurologiques et psychiatriques lorsque les traitements traditionnels échouent.
Alors, comment fonctionne un stimulateur ? Selon un communiqué de presse publié par l’université du Connecticut le 7 novembre, les électrodes envoient des impulsions électriques au cerveau plusieurs fois par seconde afin de réguler l’activité électrique anormale de ce dernier.
La recherche a démontré que les stimulateurs cérébraux profonds peuvent aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson et réduire largement les symptômes de troubles psychiatriques tels que la dépression résistante au traitement et les troubles obsessionnels compulsifs.
Cependant, ces stimulateurs sont alimentés par des piles et doivent être remplacés tous les deux ou trois ans en raison de leur “forte consommation d’énergie”. De plus, chaque changement de pile nécessite une intervention chirurgicale.
Les chimistes de l’université du Connecticut Esraa Elsanadidy, Islam Mosa, James Rusling et leur équipe ont trouvé une solution : ils ont mis au point un stimulateur cérébral profond dont les piles ne doivent jamais être changées.
Comment fonctionne-t-il ?
L’appareil fonctionne de telle manière que le mouvement de la poitrine de l’utilisateur est converti en électricité. Lorsque la personne inspire et expire, la paroi thoracique exerce une pression sur un petit et fin générateur électrique appelé nanogénérateur triboélectrique.
Le nanogénérateur convertit ce mouvement en électricité statique. Dans le nanogénérateur triboélectrique du stimulateur cérébral profond, un courant est créé, qui charge un supercondensateur. Ce dernier finit par décharger l’électricité qui alimente le dispositif médical et déclenche le cerveau.
“Nous avons créé notre nanogénérateur triboélectrique en utilisant de nouveaux nanomatériaux qui produisent une énergie importante lorsqu’ils entrent en contact les uns avec les autres, une énergie suffisante pour faire fonctionner le stimulateur cérébral profond”, a déclaré Mme Elsanadidy dans un communiqué.
“Nous voulions que cet appareil s’intègre de la manière habituelle au reste de la technologie disponible. En principe, si quelqu’un possède déjà un stimulateur cérébral profond, nous pourrions simplement remplacer la batterie par ce générateur sans avoir à l’équiper d’un tout nouvel appareil”, a déclaré Jim Rusling, chimiste à UConn.
Le stimulateur cérébral profond est “auto-entretenu”
Le dispositif a été testé en intégrant le nanogénérateur triboélectrique dans la poitrine d’un porc simulé contenant un poumon de porc relié à une pompe.
Lorsque le porc respirait, sa paroi thoracique poussait contre le nanogénérateur, provoquant le frottement des couches à l’intérieur de ce dernier et la production d’électricité. L’électricité passait par un fil pour charger le supercondensateur, alimentant ainsi l’électronique du stimulateur placé à l’extérieur de la cage thoracique. Le stimulateur cérébral a ensuite utilisé l’électricité stockée dans le supercondensateur pour créer des impulsions 60 fois par seconde.
“Il s’agit du premier système qui combine tous les éléments : la récolte efficace d’énergie, le stockage d’énergie et le stimulateur cérébral contrôlé. Nous avons démontré que notre stimulateur cérébral profond auto-entretenu peut stimuler de façon intermittente le tissu cérébral en alternant des périodes de stimulation et des périodes sans stimulation, ce qui constitue une approche efficace de stimulation cérébrale profonde pour le traitement des troubles psychiatriques”, a déclaré M. Mosa.
Les chimistes vont maintenant essayer le dispositif sur un animal plus grand. L’étude a été publiée dans la revue Cell Reports Physical Sciences.
Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
