И сердце бьется как часы

Швейцарские ученые разработали прототип работающего без элементов питания водителя сердечного ритма, в основе которого лежит часовой механизм.

Впервые идея использовать механизм, обеспечивающий работу механических наручных часов, для утилизации энергии сокращений сердца появилась у профессора Бернского университета Рольфа Фогеля (Rolf Vogel) четыре года назад. Сердце является весьма многообещающим источником энергии, так как оно сокращается 24 часа в день, 7 дней в неделю. Более того, изобретенный в конце XVIII века часовой механизм с автоподзаводом в течение нескольких последующих столетий продемонстрировал свою исключительную надежность.

Основным компонентом первого разработанного Фолегем и его коллегами прототипа водителя сердечного ритма являются обычные наручные часы, из которых для уменьшения размера и веса удалили все лишние детали. Кроме того, механизм получил новый корпус с отверстиями, позволяющими прикреплять его непосредственно к миокарду с помощью шовного материала.

Устройство для получения энергии сердечных сокращений пришивается непосредственно к миокарду.

Принцип работы такого водителя ритма аналогичен принципу работы наручных часов. Под действием внешнего давления эксцентрик часового механизма начинает поворачиваться. Это вращение прогрессивно скручивает механическую пружину. После полного скручивания пружина раскручивается и вращает электрический микрогенератор. Благодаря постоянному движению пружина постоянно находится в почти заведенном состоянии, обеспечивая надёжность работы генератора тока.

Для тестирования прототипа устройства исследователи разработали электронную цепь, трансформирующую и сохраняющую сигнал с помощью небольшой буферной емкости. Эту систему соединили со специально для этого изготовленным водителем ритма. Система функционировала в три этапа. На первом этапе она получала энергию от сердца. На втором – энергия временно сохранялась в буферной емкости. После этого запасенная энергия использовалась водителем ритма для воздействия на сердечную мышцу слабыми электрическими импульсами.

Система успешно прошла тестирование на домашних свиньях. Она позволяла поддерживать ускоренное сердцебиение с частотой сокращения до 130 ударов в минуту без использования внешнего источника питания.

По словам авторов, их разработка решает две основных проблемы традиционных водителей ритма. Во-первых, возможность повреждения проводов, соединяющих их с элементами питания, представляет серьезную угрозу жизни пациента. Во-вторых, время жизни используемых элементов питания ограничено. Новая система лишена описанных выше недостатков, так как устройство для получения энергии сердечных сокращений размещается непосредственно на миокарде.

Не имеющий элементов питания водитель ритма протестирован путем прикрепления собирающего энергию устройства к электронной цепи, трансформирующей и запасающей сигнал с помощью небольшой буферной емкости. Запасенная энергия использовалась для стимуляции сердечной мышцы с помощью специально разработанного водителя сердечного ритма. Электрические стимулы передавались в миокард с помощью эпикардиальных проводов.

Результаты работы представлены на ежегодном конгрессе Европейского общества кардиологов в Барселоне.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам AlphaGalileo:
Batteryless cardiac pacemaker is based on automatic wristwatch.

01.09.2014