醫學

心跳發電

心律調節器將不再需要電池。

撰文/巴拉斯(Harini Barath)
翻譯/陳瑀葳

醫學

心跳發電

心律調節器將不再需要電池。

撰文/巴拉斯(Harini Barath)
翻譯/陳瑀葳


科學家藉由實驗豬成功測試由心跳驅動的心律調節器,豬心大小和功能與人體相似。他們宣稱,對於不需電池供電的植入式醫療器材,這是重要的里程碑。


目前心律調節器的電池壽命平均七到十年,更換電池的手術費用昂貴。新式「共生式心律調節器」包含三個元件:晶圓大小的發電器(連結心臟,把心臟的機械能轉換成電能)、含有電容器的電源管理裝置(儲存電能),以及心律調節器(刺激並調節心肌)。


中國科學院北京奈米能源及系統研究所的李舟和美國喬治亞理工學院的王中林,把這款新器材植入兩頭成年公豬進行測試。他們在心臟健康的第一頭實驗豬身上測試發電器轉換能量的功效,結果顯示可讓心律調節器運作將近3.5小時。發表於今年4月《自然.通訊》期刊的論文指出,豬心提供的能量足夠供應用於人類的心律調節器。他們在第二頭豬身上引發心律不整,測試心律調節器的療效。結果顯示,由豬心充電超過一小時的心律調節器一旦啟動,實驗豬的心跳便立即回復規律,即使心律調節器關閉後,心律仍可維持正常。


由於這款新器材的大小、安全性及功效仍然有改善空間,尚不能進行臨床試驗。沒有參與此研究的杜克大學生物醫學工程師沃爾夫(Patrick Wolf)評論:「這項技術是重大成就。」但是沃爾夫也警告,這款新器材的大小和功效距離理想狀態甚遠,而且對於不健全的心臟能夠有多少療效,仍然需要進一步研究。


這款新器材的另一項缺點是,必須直接接觸到心臟表面,這可能會干擾心臟的功能。達特茅斯學院與德州大學聖安東尼分校的合作團隊前陣子設計了另一款心律調節器,連結心律調節器的鉛線可以隨著心跳來獲取能量,目前正在實驗狗身上測試。


沒有參與此兩項研究的普渡大學工業工程與生醫工程學助理教授馬蒂內茲(Ramses Martinez)評論:「這些無電池科技的研究進展將大幅改革植入式醫療,過不了多久,剛硬的傳統植入式器材將會轉變成調適系統,能夠從患者身上得到所需的能量。」