Инновационный кардиостимулятор заряжается от сокращений сердца

Сегодня водители сердечного ритма (кардиостимуляторы) с традиционным питанием от аккумуляторов приходится заменять каждые 5-7 лет из-за истощения элементов питания.

Это недешевая и небезобидная процедура.

Новейшая технология, недавно презентованная в США, предполагает, что однажды эта процедура станет ненужной. Аэрокосмические инженеры из Университета Мичигана (Энн-Арбор, США) разработали прототип кардиостимулятора, который заряжается за счет собственных сокращений сердца больного, к которому он подключен.

Электрокардиостимуляторы – это имплантируемые устройства, которые используют электрические импульсы для регулирования частоты сокращений сердца.

Амин Карами, исследователь из отделения аэрокосмического инжиниринга Университета Мичигана, на встрече Американской ассоциации сердца отметил, что многие пациенты с кардиостимуляторами, обреченные годами жить с такими устройствами – это дети. Мы можем только представить себе, сколько дорогих операций по замене устройства можно будет избежать, если новую технологию удастся внедрить в практику.

На встрече в Лос-Анджелесе Амин Карами сообщил об исследовании, в ходе которого он и его коллеги тестировали инновационное устройство, которое использует пьезоэлектричество, превращая энергию сокращений сердца в электрический заряд.

Исследователи предлагают заменить традиционные искусственные водители ритма на аккумуляторах этим революционным устройством.

Карами говорит, что данный принцип мог бы использоваться и в других имплантируемых устройствах, не нуждающихся в большом количестве энергии, таких как кардиовертер-дефибриллятор.

Для разработки своей технологии Карами и его коллеги измерили вибрации в грудной клетке, которые создаются при ударах сердца. Затем они точно воспроизвели эти вибрации в лаборатории при помощи специального встряхивающего приспособления. Его соединили с прототипом кардиостимулятора, который настроили на выработку нужного количества энергии – ее оказалось более чем достаточно для работы устройства.

Это уникальное изобретение отнесли к классу «энергособирающих» устройств (energy harvester). Такие устройства подразделяются на две группы – линейные и нелинейные. Линейные устройства стабильно работают только в определенном диапазоне сердечного ритма. Нелинейные устройства, такие как этот тестируемый образец, способны регулировать выработку энергии в широких диапазонах, поэтому они нечувствительны к изменениям ЧСС больного сердца.

Ученые протестировали свое нелинейное устройство, используя 100 вариантов сердечного ритма во время симуляции. Результаты тестирования совпали с ожиданиями исследователей – устройство стабильно работало при любом ритме. Используя механическую энергию сердечных сокращений, этот прототип способен генерировать в 10 (!) раз больше энергии, чем потребляют современные кардиостимуляторы.

Исследователи утверждают, что их изобретение способно генерировать достаточное количество энергии в диапазоне частоты сердечных сокращений от 20 до 600 ударов в минуту. Об этом говориться в кратком обзоре исследования.

Также Карами утверждает, что ни сотовые телефоны, ни микроволновые печи, ни персональные компьютеры никоим образом не влияют на работу нового устройства.

Следующий шаг в планах разработчиков – имплантировать готовый водитель ритма, который по размерам будет вдвое меньше современных устройств на батарейках. Они надеются в скором времени вывести новую технологию на рынок медицинской техники США и мира.

Британский фонд сердца (BHF) напоминает, что изобретению еще предстоит пройти клинические испытания, прежде чем ученые убедятся в его надежности и безопасности для пациентов.

Профессор Питер Вайссберг из BHF сказал в своем заявлении, что сегодня тысячи больных с кардиостимуляторами вынуждены ежегодно посещать клиники и проверять состояние батареек для своевременной замены. Он добавил, что если исследователи усовершенствуют свой прототип и докажут его эффективность, то это существенно снизит потребность в замене батареек для подобных устройств в масштабах всего мира.

Данное исследование спонсировал Национальный Институт стандартов и технологий (NIST) и NCATS.

medbe.ru