Power to stay alive is under the skin / La potenza per rimanere in vita viene prodotta sotto la pelle.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa  / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

The trial subjects wore filtered, impant-sized solar cells on their arms. image: Lukas Bereuter

Implanted electronic devices for medical applications could be powered by solar cells placed under the skin.

One of the biggest problems with implanted electronic devices is how to power them. Pacemakers, for example, need to be powered by batteries, which must be periodically replaced, entailing surgery and all the associated risks. But according to researchers in Switzerland, a photovoltaic cell under the skin could provide all the power needed to keep the battery constantly recharged.

Researchers at Bern University Hospital and the University of Bern have, for the first time, gathered real-life data on the potential of implanted solar cells. The team, led by Lukas Bereuter, gathered data from a small solar cell that was worn on a band around the upper arm of subjects; with an area of just 3.6 cm², the cells were small enough to be implanted. To simulate this, the cells were covered with a filter to mimic the optical properties of skin.

Currently, the size of implantable electronic devices is governed by the battery volume needed for an extended lifespan. While prototypes of implantable solar cells have been proposed, they had not been tested. The Bern project measured the output power of the type of cell that has been proposed over one-week periods in summer, autumn and winter. Regardless of the season, the team found that the cells generated much more than the 5 to 10 microwatts that a typical pacemaker would use, with even the poorest performing cell generating average of 12 microwatts.

In a paper in the journal Annals of Biomedical Engineering, Bereuter explains that as long as the catchment area of the cell, its efficiency and the thickness of the patient’s skin are considered, the cell could be scaled up and applied to any mobile electronic device, for example deep brain stimulation systems for Parkinson’s disease, epilepsy abatement and blood chemistry monitoring.

“By using energy-harvesting devices such as solar cells to power an implant, device replacements may be avoided and the device size may be reduced dramatically,” he said.

ITALIANO

I dispositivi elettronici impiantati per applicazioni mediche potrebbero essere alimentati da celle solari poste sotto la pelle.

Uno dei maggiori problemi con i dispositivi elettronici impiantati è come alimentarli. Pacemaker, ad esempio, hanno bisogno di essere alimentati da batterie, che devono essere sostituiti periodicamente, un intervento chirurgico che comporta tutti i rischi associati. Ma secondo i ricercatori in Svizzera, una cella fotovoltaica sotto la pelle potrebbe fornire tutta la potenza necessaria per mantenere la batteria ricaricata costantemente.

I ricercatori della Università di Berna Hospital e dell'Università di Berna hanno, per la prima volta, riuniti i dati reali sul potenziale di celle solari impiantati. Il gruppo, guidato da Lukas Bereuter, ha raccolto i dati da una piccola cella solare che è stata portata in una fascia intorno al braccio superiore di persone; con una superficie di soli 3,6 cm², le cellule erano abbastanza piccole per essere impiantate. Per simulare questo processo, le cellule sono state ricoperte con un filtro per simulare le proprietà ottiche della pelle.

Attualmente, la dimensione dei dispositivi elettronici impiantabili è governata dal volume batterie, per una durata prolungata. Mentre sono stati proposti prototipi di celle solari impiantabili, non erano ancora stati testati. Il progetto Bern ha misurato la potenza di uscita del tipo di cellla solare che è stata proposta per periodi di una settimana in estate, autunno e inverno. Indipendentemente dalla stagione, il gruppo ha scoperto che le celle solari hanno generato molto più dei 5 a 10 microwatt che un pacemaker tipico avrebbe utilizzato, anche con la cella solare meno efficiente generando media 12 microwatt.

In un articolo sulla rivista Annals di Ingegneria Biomedica, Bereuter spiega  che considerando il bacino di utenza della cellula, la sua efficienza e lo spessore della pelle del paziente sono considerati, la cella potrebbe essere scalata in dimensioni e applicata a qualsiasi dispositivo elettronico mobile per esempio i sistemi di stimolazione cerebrale profonda per il morbo di Parkinson, l'epilessia e l'abbattimento di monitoraggio chimica del sangue.

"Utilizzando i dispositivi di energia-raccolta come le celle solari per alimentare un impianto, le sostituzioni dei dispositivi possono essere evitati e le dimensioni del dispositivo possono essere ridotti drasticamente," ha detto.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/the-power-to-stay-alive-is-under-the-skin/?cmpid=tenews_2966263