中国科学家研发由心脏跳动供能的起搏器

时间:2019-03-21作者:文档来源:情报所

心脏起搏器拯救了无数人的生命,它能够确保心脏以规律的节奏跳动。然而,已有的起搏器并非完美的。它们最大的缺点是电池只能持续使用5年,而到了这个时间点就必须通过外科手术来替换。这种手术过程会使患者面临着感染、出血和其他并发症的风险。这就是为什么几十年来科学家一直试图延长心脏起搏器的电池寿命。近日,上海长海医院的研究人员提出了一个令人兴奋的解决方案,涉及一种由心跳提供动力的起搏器。

该起搏器由两个主要部分组成:脉冲发生器(植入在锁骨附近的皮肤下方)和连线电极(植入到心脏中)。起搏器的主要目的是控制心律失常,心律失常既可能是心动过速也可能是心动过缓。心跳的节律可能会因心肌受损而扰乱,衰老或心脏病都会导致心肌受损,遗传疾病和某些药物也可能导致心肌受损。

无论患者是哪种心律失常,结果都是一样的:到达身体各部位的血液不足。这可能会导致异常的疲劳、昏晕、气短、器官损伤,甚至是死亡。

起搏器能够监测心跳,如果心跳过快或过慢,它就会向心脏发送电信号从而调节心率。此外,大多数起搏器都有检测身体运动或呼吸速率的传感器,这些传感器会指示起搏器,在运动的时候提高心率以满足身体对血液和氧气的需求。

典型脉冲发生器的电池寿命在5至12年之间,之后必须通过手术进行替换。由上海长海医院的张浩领导的研究团队开发出一种小型柔性塑料框架,他们将这种框架与压电层相结合。当这些压电层因心脏跳动而出现机械形变时,它们就会产生小电压,足以为植入到猪体内的起搏器提供能量,猪在生理学方面与人类非常相似。

在未来,植入人体的类似装置将确保心脏起搏器在患者的整个生命过程中永远不需要更换。这项研究近日已发表在ACS Nano期刊上。

这并不是第一次进行这样的尝试。此前,瑞士伯尔尼大学的科学家展示了类似的设备,该设备由心跳的机械能提供能量,这个想法是受到了自动上发条手表的启发,当使用者的手臂摆动时,就会为机械弹簧上发条。然而,本研究所展示的设备更加小型化且更灵活,使其更适合作为起搏器的组件。

 

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