Ecco il pacemaker che si alimenta con l’energia del battito cardiaco

L'idea di trasformare l’energia dei movimenti in corrente elettrica solletica l'immaginazione degli ingegneri già da qualche tempo: senza arrivare a ripercorrere la storia degli orologi automatici, la storia recente ci racconta piccoli apparecchi elettronici, come i lettori musicali, alimentati con l'energia prodotta dal nostro corpo che si muove. Ma se si potesse alimentare allo stesso modo un pacemaker? Questa l’idea di alcuni scienziati dell’Università del Michigan che hanno ideato un dispositivo che immagazzina l’energia che riverbera dal battito cardiaco e la converte in elettricità.
 
Così, secondo un lavoro pubblicato su Applied Physics Letters,è possibile alimentare i pacemaker o i piccoli defibrillatori cardiaci impiantati, che permettono tramite impulsi elettrici di mantenere regolare il ritmo cardiaco. Fino ad oggi questi dispositivi avevano batterie – di solito al litio – che a seconda dei casi potevano durare dai 5 ai 10 anni, ma che poi dovevano essere sostituite. Per questo i pazienti, soprattutto i più giovani o i più longevi, dovevano andare incontro a successivi interventi di sostituzione delle pile, e dunque venivano sottoposti ad un inevitabile stress.
“La nostra idea è quella di usare le vibrazioni ambientali, che di solito vanno sprecate, per produrre energia elettrica”, ha spiegato Amin Karami, ingegnere aerospaziale dell’ateneo statunitense. “Chiunque metta una mano sul petto all’altezza del cuore può sentire le vibrazioni che vengono sprigionate ad ogni battito, perché sprecare quell’energia?”.
 
I ricercatori non hanno ancora costruito un prototipo,ma lo hanno già progettato e fatto delle simulazioni al computer che dimostrano come il dispositivo potrebbe funzionare. Il meccanismo alla base dell’apparecchio è il cosiddetto ‘effetto piezoelettrico’. Un pezzetto di una particolare ceramica all’interno del dispositivo viene sottoposto ad uno stress meccanico per via delle vibrazioni cardiache. È proprio questo stress a farlo leggermente ingrandire: nei materiali piezoelettrici qualsiasi deformazione meccanica può essere trasformata in differenza di potenziale elettrico e dunque in questa maniera può essere generata corrente. I ricercatori statunitensi hanno studiato la forma del pezzetto di ceramica in modo che possa assorbire il maggior numero di frequenze, ed hanno anche aggiunto nel dispositivo dei piccoli magneti, che con il campo che generano possono ulteriormente aumentare il segnale elettrico generato dall’effetto piezoelettrico.
 
Secondo le stime con questo metodol’apparecchio può generare circa 10 microwatt di potenza, ovvero circa otto volte il necessario per far funzionare un pacemaker, e originare dai 7 ai 700 battiti al minuto, cioè molto meno e molto più di quanto serva.
Un dispositivo di questo tipo potrebbe essere veramente rivoluzionario. E se gli si chiede da dove  i ricercatori abbiano preso l’idea è presto detto: il principio – dicono gli scienziati – era stato pensato per dare energia agli aerei automatici ultraleggeri tramite le vibrazioni delle ali. D’altra parte questi scienziati fanno parte del dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell’Università del Michigan.
 
Laura Berardi