La récupération d'énergie en médecine : implants et capteurs médicaux autonomes

La récupération d'énergie est particulièrement intéressante pour alimenter de petits appareils déposés à des endroits inaccessibles comme par exemple... le corps humain.

Des stimulateurs cardiaques autoalimentés éviteraient par exemple les interventions post-implantations pour changer les piles des implants cardiaques (tous les 6 à 10 ans).

C'est pourquoi les entreprises CEA-Leti, Sorin Group, TIMA, CEDRAT TECHNOLOGIES, TRONICS et EASII IC ont formé un consortium nommé HBS (Heart Beat Scavenger) afin de développer un stimulateur cardiaque autonome en énergie, miniature et peu invasif.

Plus généralement le consortium vise le marché des implants actifs médicaux AIMD (active implantable medical devices) pour traiter ou diagnostiquer les maladies cardiaques.

L’insuffisance cardiaque est aujourd’hui une des principales sources de dépenses de santé publique en Europe et aux Etats-Unis. Des implants miniaturisés et au coût de maintenance réduit pourraient donc aider à réduire la facture.

Micro-générateur piézoélectrique utilisant les mouvements du coeur

Pour créer son stimulateur cardiaque autonome, le consortium utilise l'énergie mécanique issue des mouvements cardiaques. Un micro-générateur générera donc de l'électricité à partir des mouvements du coeur afin d'alimenter l'implant cardiaque lui-même.

Pour y arriver, le consortium travaille sur plusieurs systèmes de micro récupération d'énergie dont la transduction piézoélectrique. La miniaturisation et l'utilisation de nouveaux matériaux piézoélectriques plus sensibles et issus d'avancées dans le domaine des nanotechnologies devraient permettre de créer un micro-générateur piézoélectrique de seulement 0.5 cm3 contre 2,5 cm3 pour les piles alimentant actuellement les implants cardiaques.

Ainsi, les scientifiques n'utilisent plus des céramiques comme matériaux piézoélectriques qui seraient trop volumineux et pas suffisamment sensibles. Ils s'oriente plutôt sur des nanotubes d'oxyde de Zinc, éléments miniatures et non toxiques pour l'organisme.

Capteurs sous-cutanés alimentés par la thermoélectricité

Des micro-générateurs thermoélectriques peuvent être implantés sous la peau afin d'alimenter de petits capteurs médicaux. C'est en utilisant la différence de température entre l'extérieur et la chaleur corporelle que le micro-générateur thermoélectrique génère de l'électricité.

Notre corps consomme beaucoup d'énergie pour conserver sa température interne à 37,5°C, il est donc intéressant de récupérer l'énergie issue de la chaleur corporelle pour alimenter des capteurs médicaux.

Récupérer l'énergie du fluide vital

D'autres chercheurs vont encore plus loin en travaillant sur des piles au glucose qui seraient créées en séparant de l'oxygène et du glucose présent dans notre organisme. Les échanges électrochimiques de ces piles au glucose permettraient ensuite de générer l'électricité nécessaire pour alimenter de petits capteurs médicaux.

Mots clés : médecine, capteurs médicaux, implants cardiaques, micro récupération d'énergie, piézoélectrique, thermoélectricité
Article publié le 08/01/2012
 
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