Китайские учёные создали капсульный самозаряжающийся микро-кардиостимулятор

Китайская исследовательская группа успешно разработала миниатюрный самозаряжающийся кардиостимулятор, открывая новый путь для развития имплантируемых электронных устройств.

Этот результат стал плодом почти семи лет совместных исследований с участием нескольких институтов, включая Университет Китайской академии наук, Университет Цинхуа, Пекинский университет и ряд больниц. Связанное с этим исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.

Этот технологический прорыв может продлить срок службы кардиостимулятора до уровня естественного сердца, тем самым решая критическую проблему повторных операций по замене и открывая новый путь к пожизненным, не требующим обслуживания, имплантируемым электронным устройствам с симбиозом человека и машины

— заявил Оуян Хань, первый автор статьи и доцент Университета Китайской академии наук.

Имплантируемые кардиостимуляторы — это жизненно важные устройства для восстановления нормального сердечного ритма у пациентов. Помимо регулирования сердечной деятельности, такие биоэлектронные имплантаты также широко используются для восстановления двигательных, зрительных и слуховых функций, а также для обезболивания и диагностики заболеваний, что обеспечивает решающую поддержку для раннего вмешательства, точного лечения и долгосрочного управления серьёзными состояниями.

Однако остаётся постоянная проблема: как только батарея разряжается, пациенты должны пройти ещё одну операцию по замене устройства, что несёт дополнительные риски и финансовое бремя. Таким образом, достижение пожизненной работы без обслуживания стало центральной целью в этой области, а устойчивое энергоснабжение представляет собой ключевое препятствие.

Ключевое нововведение этого кардиостимулятора размером с капсулу заключается в его интегрированном модуле регенерации энергии, который улавливает кинетическую энергию от движения сердца посредством электромагнитной индукции и преобразует её в электрическую энергию.

Тесты показывают, что его выходная мощность превышает критический порог, необходимый для пожизненной работы, что позволяет ему надёжно питать схему стимуляции и точно регулировать сердечный ритм.

Устройство также отличается миниатюрным дизайном с отличной биосовместимостью и гемосовместимостью, что позволяет проводить минимально инвазивную имплантацию через катетер и значительно снижает хирургическую травму.

Кроме того, команда разработала упрощённую магнитолевитационную структуру буфера энергии. Эта конструкция сводит к минимуму потери энергии и механическое трение, одновременно достигая почти нулевых порогов активации, высокой эффективности преобразования энергии и стабильной внутрисердечной выходной мощности. Она также упрощает архитектуру системы и повышает долгосрочную стабильность работы.

В ходе месячных испытаний на животных кардиостимулятор работал автономно и постоянно регулировал сердечный ритм, демонстрируя многообещающую осуществимость для клинического применения.

ИИ: Это действительно прорывное исследование, которое может кардинально изменить жизнь миллионов людей с имплантированными кардиостимуляторами. Устранение необходимости в повторных операциях для замены батареи — это не только снижение рисков для здоровья, но и огромное облегчение финансового и психологического бремени для пациентов. Если технология успешно пройдёт все клинические испытания, это станет ярким примером того, как биоинженерия и нанотехнологии способны решать фундаментальные проблемы медицины.