下一代心脏起搏器的动力来源可能不太可能:心脏

心
心图。来源:维基百科

植入式心脏起搏器是一项医学奇迹,自近60年前发明以来,已经延长了数百万人的生命。如今,它正在21世纪进行一次大改造。

首先是无线版本;这些心脏起搏器是AAA级电池大小,通过腿部导管放置在心脏内,目前正在美国、加拿大和澳大利亚进行人体测试。

现在,研究人员正在开发使这些设备无电池的技术。这项进步是基于一个压电系统,它可以将每次心跳在胸腔内产生的振动能量转化为电能,为心脏起搏器提供动力。

“从本质上说,我们正在创造一种技术,让心脏起搏器由它们所调节的心脏提供动力,”M. Amin Karami博士说,他是布法罗大学工程与应用科学学院的机械工程助理教授,也是这项研究的负责人。

这项技术可以消除全球数百万人每5到12年更换一次电池的医疗风险、成本和不便。

从一开始

起搏器的发展可以追溯到近一个世纪以前。一开始,大多数的努力都集中在病人可以携带到体外的设备上。

1960年,外科医生在纽约布法罗首次成功地将心脏起搏器植入人体。该设备是由UB校友Wilson Greatbatch发明的,使患者又活了18个月。(注:1958年,一名瑞典患者接受了植入式心脏起搏器,但该装置在3小时后失效。)

虽然自1960年以来有了进步——设备更小,电池续航时间更长,甚至出现了与电脑相连的“智能”起搏器——但Greatbatch公司的基本设计是一样的。起搏器大约有怀表大小,通过胸部的切口植入皮下。电线,也称为导线,将设备连接到心脏,并传递调节心脏活动的电信号。

新的无线选择不需要导线,因为它位于心脏内部。这消除了一个潜在的故障点,但该设备仍然依赖电池,必须像传统起搏器使用的电池一样经常更换。

运动:不断运动的状态

卡拉米在做压电应用的博士工作后产生了心脏起搏器的想法和桥梁。他想把这些知识应用到人体上。心脏是一个显而易见的选择,因为它的相对强度和持续运动。

卡拉米说:“看到心脏在运动,即使是动画,也会感到敬畏。”“这明显移动。反过来,这种运动产生的能量,我们现在才知道如何收获。”

卡拉米并不是第一个有这种想法的人。他还发现了20世纪60年代的一些类似设计。但是他们缺乏今天的科学知识和现代技术。

他最初为传统起搏器设计了一个扁平的压电结构。一个原型产生的能量足以使起搏器在每分钟7到700次的范围内运行。随着无线技术的发展不过,他改进了设计,以适应更小的管状设备。

卡拉米已经在与设备制造商洽谈,他正在制造新的原型机,并希望在两年内进行动物试验。然后,它就可以进行人体试验,并最终获得美国食品和药物管理局的批准。

引用:下一代起搏器可能由不太可能的来源提供动力:心脏(2015年10月28日)于2022年11月1日从//www.pyrotek-europe.com/news/2015-10-next-gen-pacemakers-powered-source-heart.html检索
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