Ouvrez un ordinateur portable moyen et vous verrez deux choses: un processeur de la taille d'un demi-dollar et les composants relativement volumineux nécessaires à son alimentation, notamment la batterie.
Il en va de même pour les implants médicaux électroniques, tels que les stimulateurs cardiaques. Mais à l'intérieur du corps humain, il n'y a souvent pas de place pour un gros bloc d'alimentation. Ainsi, une équipe de chercheurs, dirigée par Ada Poon, professeure adjointe en génie électrique à la faculté de génie de l'Université de Stanford, a mis au point un moyen de recharger sans fil des dispositifs implantés dans le corps, permettant ainsi à des dispositifs médicaux d'aussi petit qu'un grain de riz.
Le système de charge de l'équipe est un riff sur la technologie utilisée pour alimenter les brosses à dents électriques, les smartphones et autres petits appareils. Dans ces installations, l'électricité passe à travers une bobine dans une source d'alimentation, créant un champ électromagnétique. Une bobine correspondante dans l'appareil lui-même collecte l'énergie de ce champ, ce qui induit un courant pouvant alimenter l'appareil ou charger une batterie. Ce type d’onde, appelé «champ proche», ne peut toutefois pas aller très loin ni traverser les tissus.
Bien qu'il y ait de la place pour un stimulateur cardiaque avec une batterie près du cœur, d'autres parties du corps offrent moins d'espace pour travailler. Dans le cerveau, par exemple, il n’ya pas de place pour un implant de s’asseoir directement sur un site de traitement. Au lieu de cela, les médecins devraient le placer dans une zone relativement ouverte, telle que la nuque, et utiliser des câbles pour atteindre le site cible.
«Nous ne sommes pas les premiers à utiliser l'alimentation sans fil pour les implants médicaux», explique John Ho, un étudiant diplômé qui a co-écrit l'étude. «[Les implants sont] utilisés pour des choses comme les implants cochléaires, mais la [source d'alimentation] elle-même doit être assez grande et l'implant doit être très peu profond. Ils ne peuvent pas atteindre les endroits importants du corps, comme le cœur ou le cerveau. ”
C'est pourquoi le travail de Poon vise à explorer la manière d'utiliser «les tissus biologiques pour transporter de l'énergie», dit-elle. Son implant électronique de 2 mm sur 3 mm est alimenté à travers le corps avec une source de la taille d'une carte de crédit (chargée indépendamment) à l'extérieur.
Son équipe a trouvé une méthode unique pour manipuler les ondes afin qu'elles se propagent et traversent des tissus vivants. La source d’énergie génère des ondes électromagnétiques en champ proche d’un motif spécifique. Lorsque les impulsions frappent et interagissent avec les tissus vivants, elles deviennent un nouveau type d’onde, appelé «milieu de champ». «Lorsque vous placez [notre source d’énergie] sur le corps, les propriétés de vos tissus convertissent les ondes», dit-elle. explique.
L'implant fait partie d'une classe de thérapies médicales appelées «électroceutiques».
De nombreuses fonctions de notre corps sont de nature électrique, aussi un implant électronique placé près d'une fibre nerveuse pourrait-il délivrer de petites impulsions offrant une thérapie plus ciblée que les médicaments agissant dans le monde entier.
«Nous voulons voir si l’électronique peut être utilisée pour traiter des maladies en complément d’un traitement médicamenteux ou en remplacement d’un traitement médicamenteux», déclare Poon.
La méthode, jusqu'à présent, semble sans danger. L’équipe a été en mesure de transmettre de la puissance à un implant chez un cochon - un animal de taille comparable à un être humain - et de donner l’allure au cœur d’un lapin. Et un laboratoire indépendant de la région de la baie de San Francisco a découvert que les ondes radio produites par le système de Poon ne sont pas plus dangereuses que celles d’un téléphone portable.
Elle espère commencer les essais humains d'ici un an. Les premiers essais porteront sur la gestion de la douleur. Mais Ho dit que ce n’est que la partie visible de l’iceberg; l'équipe collabore avec des laboratoires de la faculté de médecine de l'université pour trouver des utilisations potentielles d'autres affections, telles que l'épilepsie, la maladie de Parkinson ou l'incontinence urinaire.
Il faudra plusieurs années avant qu'un système comme celui de Poon atteigne les dispositifs médicaux grand public. Mais la scène pour une nouvelle ère de médecine électronique a certainement été préparée.
