華研發自供電微型心臟起搏器
水 登 |
| | | 
|
共生型自供電無導線心臟起搏器示意圖
|
| | 
|
體內植入起搏器過程示意圖與影像
|
| | 
|
研究團隊成功研發出膠囊尺寸的微型共生型自供電無導線心臟起搏器
|
| | 
|
體體內植入起搏器支持經導管微創植入
|
| 華研發自供電微型心臟起搏器 對於心臟病患者而言，“植入式心臟起搏器”是恢復正常心律的“救命神器”。植入式生物電子設備憑藉精準調控細胞活動的能力，不僅具有修復心律功能，還廣泛應用於運動、視聽功能恢復及疼痛管理、疾病診斷等領域，為重大疾病的早期干預、精準治療和長期管理提供支撐。 長期以來，一個棘手的問題困擾着醫生和患者：植入式設備電池耗盡後，患者須再次接受手術更換設備。這類手術不僅伴隨額外的醫療風險，還會給患者帶來經濟負擔。因此，實現“終身免維護運行”，成為植入式電子設備領域追求的終極目標，而如何滿足終身服務所需的臨界能量供應，是該領域面臨的核心挑戰。 歷經近七年聯合攻關，中國科學院大學、清華大學、清華大學北京清華長庚醫院、北京大學、北京大學第三醫院、中國醫學科學院阜外醫院等多家單位組成的研究團隊，在該領域取得重要進展——成功研發出膠囊尺寸的微型共生型自供電無導線心臟起搏器。近日，相關研究成果刊載於權威期刊《自然——生物醫學工程》上。 這款起搏器的核心創新是集成了高效能量再生模組：它能通過電磁感應技術，從心臟自身的跳動中捕獲動能，並將其轉化為電能。測試顯示，其輸出功率已突破起搏器終身運行的臨界能量閾值，可穩定驅動起搏電路，實現對心臟節律的精準調控。同時，器件採用高度微型化設計，兼具優異的生物相容性與血液相容性，支持經導管微創植入，大幅降低手術創傷。 據中國科學院大學副教授歐陽涵介紹，這款起搏器的神奇之處在於內置了一個高效能量回收模組，“它巧妙地利用電磁感應原理，能夠即時捕捉心臟自身跳動時產生的微小動能，並將其直接轉化為電能。測試表明，其發電平均功率最高可達一百二十微瓦，完全能滿足起搏器持續運行的能量需求，足以穩定、精準地調節心律”。 該起搏器設計極度微型化，生物相容性優異，可通過微創導管經股靜脈植入心臟內部，大大降低了手術創傷。“我們還設計了磁懸浮能量緩存結構，大幅減少能量損耗和內部摩擦，實現高效穩定的能量轉換，也讓設備運行更加持久可靠。”歐陽涵說。 此外，團隊創新設計的極簡磁懸浮能量緩存結構，不僅最大限度減少了能量損耗和機械摩擦，還實現了近零啟動閾值、高動能轉換效率及穩定的心內平均輸出功率，同時簡化系統複雜度，提升了設備的長效穩定性。 令人欣喜的是，這項技術在國家心血管病中心動物實驗中心完成動物實驗驗證。在研究團隊構建的心律失常豬模型中，這款共生型起搏器完全依靠心臟跳動自主供能，成功進行了為期一個月的持續運行測試，全程穩定發揮起搏功能，有效調控了實驗動物的心律。 這一突破意味着，未來心臟起搏器的使用壽命有望延長至與人的自然壽命同步，從而讓患者徹底告別二次手術的痛苦——這不僅為心臟病治療帶來革命性的可能，也為所有植入式電子設備邁向真正的“終身免維護”與“人機共生”時代開闢了一條全新道路。 水登
|