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心脏能成为“充电宝”?我国科学家有新发明

源自公众号:北京时间

01-27 10:35

传统心脏起搏器需手术更换电池,给患者带来额外创伤和风险。我国科学家研发的新型微型起搏器,巧妙利用心跳能量实现自供电,有望成为心脏病患者的终身“护卫”,提供无需更换电池的全新治疗方案。

心脏能成为“充电宝”?我国科学家有新发明智能速览

  • 新型起搏器仅胶囊大小,可通过导管微创植入。

  • 设备内置微型发电机,能将心跳动能转化为电能。

  • 单次心跳可产生约40微焦能量,足以满足设备长期运行。

  • 关键部件采用磁悬浮设计,几乎实现“悬空工作”以减少损耗。

  • 技术已在猪模型上成功验证,自主运行并稳定调控心律一个月。

心脏能成为“充电宝”?我国科学家有新发明精华内容

这项发明如何让冰冷的医疗器械与温热的生命体达成“共生”,从而摆脱电池的束缚?其核心在于能量的转化与循环,以及结构与材料的精巧设计。

尺寸与植入革命

与传统火柴盒大小的起搏器相比,这款新型设备体积大幅缩减至胶囊大小。体积的优化带来了植入方式的革新,医生无需进行开胸手术,只需通过导管经腿部股静脉,即可将其微创植入患者心脏内部。这种方式显著降低了手术创伤和患者的术后风险,提升了治疗体验。

心跳能量共生

该起搏器的核心突破在于其自供电能力。科研团队从自然界“共生”现象中汲取灵感,为设备内置了一套微型发电系统。这个系统能捕捉心脏每一次搏动的能量,将其转化成大约40微焦的电能。虽然单次能量微小,但已远超设备维持运行所需,实现了从心跳到动力、再从动力到稳住心跳的完美共生循环。

磁悬浮减耗技术

为确保能量利用效率最大化,研究人员为关键部件设计了一套巧妙的磁悬浮结构。通过该结构,核心发电部件可以在设备内部实现近乎“悬空”的状态。这种设计极大减少了部件间的物理摩擦和能量损耗,保证了在微弱的心跳能量驱动下,设备仍能长期、稳定、高效地工作。

动物实验验证可行

目前这项前沿技术已完成关键的动物实验验证。在心律失常的猪模型身上,该起搏器已成功实现自主运行长达一个月。在整个实验周期内,它一边依靠心跳发电,一边精准地调控着猪的心率,表现稳定可靠。这一成果为该技术未来进入临床应用,奠定了坚实的科学基础。

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