Implantes médicos vão trocar baterias por eletricidade sem fios

Eletrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/09/2012

O minúsculo receptor aqui já aparece montado sobre o chip completo a ser implantado, com o conjunto alcançando 12 milímetros quadrados.[Imagem: Ada Poon/Stanford University]

Marca-passos sem baterias

Pesquisadores da Universidade de Stanford (EUA) demonstraram que é possível eliminar as baterias dos implantes médicos, incluindo os marca-passos cardíacos.

Embora muito eficientes, os marca-passos exigem cirurgias de manutenção periódicas, com todos os riscos normais de uma cirurgia, agravados pela condição intrinsecamente frágil do paciente.

Isso poderia ser eliminado se não fosse necessário trocar periodicamente as baterias desses implantes.

A equipe da Dra Ada Poon demonstrou que é possível alimentar um marca-passos usando um aparelho que recebe a eletricidade transmitida do lado de fora do corpo, sem usar fios.

Receptor de eletricidade

Os pesquisadores fabricaram um aparelho de recepção de energia do tamanho de um grão de açúcar - um cubo com 0,8 milímetro de lado - e simularam sua implantação no peito de um homem adulto, a uma profundidade de cinco centímetros.

Essa distância é inédita nos experimentos de transmissão de eletricidade sem fios.

A eletricidade é enviada para dentro do corpo usando um aparelho externo de alta frequência, que pode ser focalizado para atingir precisamente o emissor.

A miniaturização extrema do receptor foi possível porque há uma relação inversa entre a frequência das ondas transmitidas e o tamanho da antena que deve recebê-las.

Ou seja, para enviar um determinado nível de potência, ondas de baixa frequência exigem grandes bobinas para recepção da energia. Já as altas frequências podem trabalhar com bobinas menores.

Como o marca-passos e outros implantes exigem pouquíssima energia, é possível usar um aparelho tão pequeno.

Os pesquisadores desmentiram o consenso científico sobre a transmissão de ondas eletromagnéticas pelo corpo humano. [Imagem: Kim et al./APL]

Contra o consenso

Para isso, contudo, a Dra. Ada teve que contradizer todos os cientistas.

A "verdade científica" aceita até então dizia que ondas de alta frequência não conseguem penetrar no corpo humano, o que fez muitas equipes desistirem da transmissão sem fios para implantes médicos.

Ignorando o consenso, a pesquisadora revelou que os modelos estavam errados.

O tecido humano dissipa campos elétricos rapidamente, é verdade, mas as ondas de rádio podem viajar de uma forma diferente, com ondas alternantes de campos elétricos e magnéticos. Com as equações corretas em mãos, a Dra Ada descobriu que os sinais de alta frequência viajam muito mais profundamente do que se suspeitava.

"Na verdade, para alcançar uma maior eficiência, é realmente vantajoso que o tecido humano seja um condutor elétrico muito pobre.", disse Sanghoek Kim, responsável pelos experimentos. "Se fosse um bom condutor, ele poderia absorver energia, aquecer e impedir que energia suficiente atingisse o implante."

De acordo com os novos modelos, os pesquisadores descobriram que a potência máxima transferida através dos tecidos humanos ocorre a cerca de 1,7 bilhão de ciclos por segundo (1,7 GHz).

"Nessa faixa de alta frequência, podemos aumentar a transferência de energia em cerca de dez vezes em relação aos dispositivos anteriores," finaliza a pesquisadora.

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Bibliografia:
Wireless power transfer to a cardiac implant
Sanghoek Kim, John S. Ho, Lisa Y. Chen, Ada S. Y. Poon
Applied Physics Letters
Vol.: 101, 073701
DOI: 10.1063/1.4745600