传统心脏起搏器受限于电池寿命,患者需面临多次更换手术。现在,一项突破性技术利用心脏自身的跳动来发电,成功研制出无需更换电池的自供电起搏器。它在动物实验中表现稳定,为实现终身治疗迈出了关键一步,为心律失常患者带来了新希望。
智能速览
通过磁悬浮电磁感应,将心脏跳动的机械能高效转化为电能。
装置平均输出功率达120μW,完全满足起搏器能耗需求。
完成300万次循环稳定性测试,模拟约10年使用无性能衰减。
猪模型实验成功,心率从47次/分提升至98次/分并稳定运行1个月。
精华内容
这款被誉为“心脏自发电充电宝”的装置,究竟是如何巧妙地将生命律动转化为持久能量,并实现长期稳定治疗的呢?
磁悬浮发电
共生经导管起搏器(STPM)的核心在于其创新的能量再生模块(ERM)。该模块采用磁悬浮结构,内置可动磁体和线圈,巧妙地消除了机械摩擦,显著提升了能量转换效率。
当心脏跳动时,装置随之运动,磁体与线圈的相对位移产生电磁感应,将心脏运动的机械能直接转化为电能。这些电能通过整流桥处理后,被存储在锂电池中,为起搏电路提供持续稳定的电力供应,形成一个自给自足的能量闭环。
性能实测
在模拟心脏运动的体外测试中,该装置展现了卓越的性能。其开路电压可达2-2.5V,短路电流为1.3mA,平均输出功率稳定在120μW,远超传统起搏器约10μW的能耗需求,能量转换效率高达24%。
更值得关注的是其长期稳定性。在经过相当于10年使用频率的300万次循环加速疲劳测试后,装置的输出性能未出现任何衰减,证明了其作为终身医疗器械的巨大潜力。
活体验证
为验证其在活体内的实际效果,研究团队在严重心动过缓的猪模型上进行了植入实验。在为期1个月的观察中,STPM成功将模型猪的心率从术前的47次/分,稳定提升并维持在预设的98次/分。
同时,心脏功能也得到显著改善,左心室射血分数从43%升至61%。影像学检查显示,装置在心脏内位置稳定,与组织融合良好,未引发明显的炎症反应,证实了其安全性与有效性。
这项技术成功突破了传统起搏器的电池瓶颈,为植入式医疗设备自主供能提供了创新思路,有望实现“一次植入,终身受益”。未来的微型植入式医疗设备,是否会普遍采用这种自主供能模式?