研究によると、革新的なセルフパワーの心臓ペースメーカーがブタで正常にテストされたことが初めて示されています
本サイトの ハート 内部でペースを維持する ペースメーカー 洞房結節（SA 結節）と呼ばれ、右上房に位置する洞結節とも呼ばれます。この体内ペースメーカーは 60 分間に 100 ～ XNUMX 回電荷を放出し、このエネルギーが心筋の収縮を実行して、心臓が全身に血液を送り出すことができるようにします。年齢を重ねたり、病気になったりすると、この体内の ペースメーカー 心臓を適切に鼓動させることができなくなります。不規則な心拍は、心臓の正常な速度を遅くする不整脈と呼ばれる状態によっても引き起こされます。この喪失に代わる伝統の心 ペースメーカー – バッテリー駆動の電子機器 – は外科的に患者の体内に埋め込まれ、心拍を規則化し、心臓の鼓動を安定に保つことができます。
従来の心臓ペースメーカー
この装置は、鎖骨近くの皮膚の下に埋め込まれた電池式のパルス発生器で構成されています。 また、デバイスを心臓に接続する絶縁ワイヤもあります。 電子回路は、電極を介して心臓に送られる電気信号を生成します。 ペースメーカーは救命装置です。 ただし、現在のペースメーカーの重要な制限の5つは、バッテリーの寿命が限られているため、装着してから12〜XNUMX年の間にいつでも交換する必要があることです。 移植は、患者の胸腔を開く必要があるため、それ自体が困難な局所麻酔を使用した侵襲的手術によってのみ行うことができます。 手術は費用がかかるだけでなく、合併症、感染症、さらには出血のリスクも高まります。 別のタイプの小さなペースメーカーが設計されており、手術を避けてカテーテルを介して埋め込むことができますが、まだテスト中です。
研究者は構築に焦点を合わせてきました 心臓ペースメーカー あるいは、バッテリーの代わりに、人自身の心拍からの自然エネルギーを使用することもできます。 理論的には、このようなペースメーカーは、患者の体内に埋め込まれた後は交換する必要はありません。 プルトニウムを動力源とするペースメーカーは、何十年も前に製造されてきました。 新しいペースメーカーの実験計画は、これまでのところいくつかの制限に直面しています。たとえば、その能力を制限する剛性のある設計構造や、小型化による複雑さなどです。
ユニークなデザインの革新的なバッテリーレスペースメーカー
で公開された新しい研究では ACSナノ 中国、上海にある国家科学技術重点研究所の研究者らは、新しい小型の装置の設計に着手した。 ペースメーカー 自分自身の心拍エネルギーから電力を供給できるデバイスであり、彼らはこのデバイスを豚でテストすることに成功しました。新しいデバイスは、従来のペースメーカーのように鎖骨の近くではなく、心臓の下に押し込むことができます。ペースメーカーは、人の心臓とデバイスの間の理想的な共生関係に基づいています。
この新しいペースメーカーの設計は、まず小さな柔軟なプラスチック フレームを作成することから始まりました。このフレームには圧電層が接着されており、曲げるとエネルギーが発生します。エネルギー「ハーベスタ」と呼ばれるこの部分はチップ上に配置されました。この装置はブタに埋め込まれ、ブタ自身の心拍によってフレームの形状が変化（曲がり）し、それによってバッテリー駆動のブタと同等の十分なエネルギー（電力）が生成されることが観察されました。 ペースメーカー。このデバイスの柔軟なプラスチックフレームにより、ハードケースを備えた従来のペースメーカーと比較して、心臓からより多くのエネルギーを取り込むことができます。
人間は豚と非常によく似た生理機能を持っているため、 ペースメーカー 人間でもうまく機能する可能性があります。研究者らは、対処する必要があるいくつかの技術的問題を指摘しています。たとえば、このデバイスはエネルギーハーベスタ、 ペースメーカー チップとワイヤ – これらは 1 つのデバイスに統合する必要があります。動物でのさらなるテスト、そして人間でのテストにより、デバイスの長期安定性が確認されます。このような装置が成功すれば、侵襲的手術は一度だけ必要となり、患者の合併症のリスクが軽減されます。この新しいデバイスの大きな制限の 1 つは、電池式ペースメーカーの場合のように医師が患者を遠隔監視できない可能性があることです。
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ソース
Ning L etal。 2019.心拍の自然エネルギーによる実際の心臓ペースメーカーへの直接電力供給。 ACSナノ. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
