Nature Reviews Bioengineering | 自供电胶囊心脏起搏器

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心脏起搏器对于治疗心律失常至关重要。然而，目前主要使用的是电池供电的心脏起搏器，电池容量有限，必须每 8-10 年更换一次，这是一个相当大且危险的负担，特别是对于年轻患者。Zhou Li，Wei Hua，Ningning Wang及其同事介绍了一种自供电心脏起搏器 （self-powered intracardiac pacemaker, SICP），该起搏器基于心脏运动摩擦带电的耦合效应和静电感应实现自供电，从而达到长期治疗心律失常的目的。

SICP 具有胶囊状结构，可通过以下方式输送到右心室导管。这种无引线和无电池设备集成了能量收集单元 （EHU） 、电源管理单元和起搏器模块。这些模块小型化以适应设备的圆柱形腔，确保对心脏功能的干扰最小。EHU 是由聚甲醛颗粒和聚四氟乙烯薄膜覆盖金电极。“我们选择了轻量级，具有较大电子增益和失电子能力差异的生物相容性材料增加EHU的电输出，”Zhuo Liu解释道，他是该论文的第一作者。“由聚合物材料制成，该设备还与磁性兼容共振成像，“Liu补充道。此外材料表面处理电感耦合等离子体技术进一步提高电力转换率通过接触电气化和静电感应。

图  SICP的设计特征和材料

SICP 可以有效地转换生物机械能转化为电能体内能量提供稳定的动力。用于猪模型中的心跳起搏时间超过三周。生物机械能从每个心动周期中收集的能量转化最大功率输出约为0.039 微瓦。从四次心跳过程中获得的能量高于当前商业起搏器的起搏阈值能量。

尽管如此，开发具有完全集成的 EHU 和具有高机电性能的起搏单元的小型设备具有挑战性。“我们现在正在考虑为该设备设计定制的电源管理系统和特定应用的集成电路芯片，”Liu说。未来的版本可能包括闭环主动监测和刺激调节模块。此外，还需要获得更大规模的动物和更长期的实验数据，以确保临床的安全性和稳定性

应用。

编译 | 刘帅

来源 | Nature

审核 | 医工学人

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