pacemakers

来自美国的研究人员最近开发出了新的心脏起搏器,可以将心脏的动能转化为电能并自我充电。

心律失常,也称为心律不齐,是指心跳或快或慢并超过了一般范围。心律失常是心血管疾病中重要的一组疾病。目前,数以百万的加拿大人正经历心律失常的问题。心律失常可导致心脏猝死,保守估计每年造成近40,000名成年人死亡。

许多因素都会影响心律,如高血压、高血脂、先天性心脏病、吸烟和压力。心律失常的症状一般包括心跳加快或減慢、心悸或跳动的节拍、胸部不适和呼吸短促。

带着心脏起搏器生活

心脏起搏器是一种帮助心脏以正常速度跳动的小型电子装置。它在有需要时将一个电脉冲传送到患者的心脏,引发心跳。根据《加拿大心脏病学杂志》资料显示,加拿大有近20万人植入了心脏起搏器或植入型心律转复除颤器。这些装置是靠内部电池工作,通常埋植在上胸部的皮肤下,并有一定使用年限。到了使用年限或电池电量不足时,通常约为五到八年,需再次进行手术更换。然而,这类更换手术价格昂贵,并有可能增加并发症、感染或死亡的风险。

新的心脏起搏器利用心脏的动能充电

在美国国立卫生研究院资助的一项研究中,来自美国圣安东尼奥医疗中心的一组工程师和临床医生开发出一种新的技术,成功将心脏的动能转化为电能,并对植入式设备进行自充电。研究人员使用了一种特殊的聚合物薄膜设计了一种双悬臂,用于围绕起搏器,并伸出两个自由端从心脏跳动中获取能量。研究人员最近在《先进材料技术杂志》中发表了他们的研究成果。

在不同的工作参数下,研究人员在1 Hz的慢速机械运动下成功地获得了0.5 V和43 nA的电功率。更令人惊讶的是,这些装置也可被用作传感器以便于收集数据作实时患者监测。

这项创新有助于延长植入式生物医学设备,如心脏起搏器和心律转复除颤器的使用寿命和有效性。研究人员最近获得了监管局的批准,预计这个装置很快就可推出市场。

作者:Man-tik Choy, Ph.D

参考文献: Dong, L. et al. Flexible Porous Piezoelectric Cantilever on a Pacemaker Lead for Compact Energy Harvesting. Advanced Materials Technologies, 2019;4:1800148. DOI: 10.1002/admt.20180014.

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