下一代心脏起搏器的动力来源可能不太可能:心脏
![Heart diagram. Credit: Wikipedia 心](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2014/heart.png)
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无人驾驶飞行器和桥梁。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心脏起搏器不过,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。