연구에 따르면 혁신적인 자가 구동 심장 박동기가 돼지에서 처음으로 성공적으로 테스트되었습니다.
당사의 심장 내부를 통해 속도를 유지합니다. 페이스 메이커 동방결절(SA node)이라고 하며, 오른쪽 위 방에 위치한 동방결절이라고도 합니다. 이 내부 맥박 조정기는 분당 60-100회 전하를 방출하며 이 에너지는 심장 근육을 수축시켜 심장이 몸 전체에 혈액을 펌프질할 수 있도록 합니다. 나이가 들거나 질병에 걸리면 이러한 내부적 페이스 메이커 심장 박동을 제대로 유지하지 못합니다. 불규칙한 심장 박동은 또한 심장의 정상적인 박동수를 늦추는 부정맥이라는 상태로 인해 발생합니다. 이 손실을 대체하기 위해 전통적인 마음 페이스 메이커 – 배터리로 작동되는 전자 장치 – 심장 박동을 규칙적으로 하고 심장 박동을 꾸준히 유지하기 위해 수술을 통해 환자 몸에 이식할 수 있습니다.
전통적인 심장 박동기
이 장치는 쇄골 근처의 피부 아래에 이식되는 배터리 구동 펄스 발생기로 구성됩니다. 또한 장치를 심장에 연결하는 절연 전선이 있습니다. 전자 회로는 전극을 통해 심장에 전달되는 전기 신호를 생성합니다. 심박 조율기는 생명을 구하는 장치입니다. 그러나 현재 심박조율기의 한 가지 중요한 한계는 배터리 수명이 제한되어 있기 때문에 처음 장착한 지 5년에서 12년 사이에 언제든지 교체해야 한다는 것입니다. 이식은 환자의 흉강을 열어야 하기 때문에 그 자체가 어려운 국소 마취를 사용한 침습적 수술을 통해서만 수행할 수 있습니다. 수술은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 합병증, 감염 또는 출혈의 위험도 증가시킵니다. 수술을 피하고 카테터를 통해 이식할 수 있는 또 다른 유형의 작은 심장 박동기가 설계되었지만 아직 테스트 중입니다.
연구원들은 구축에 집중해 왔습니다. 심장 박동기 배터리 대신 사람 자신의 심장 박동에서 자연 에너지를 사용할 수 있습니다. 이론적으로 이러한 심박조율기는 환자 내부에 이식되면 교체할 필요가 없습니다. 플루토늄으로 구동되는 심장 박동기는 수십 년 전에 제조되었습니다. 새로운 심박조율기의 실험적 설계는 지금까지 몇 가지 한계에 직면해 있었습니다. 예를 들어, 소형화로 인한 복잡성과 힘을 제한하는 견고한 설계 구조와 같은 것입니다.
독특한 디자인의 혁신적인 배터리 없는 심박 조율기
에 발표 된 새로운 연구에서 ACS 나노 중국 상하이에 있는 국가과학기술중점연구소(National Key Laboratory for Science and Technology)의 연구원들이 새로운 소형 장치를 설계하기 시작했습니다. 페이스 메이커 자신의 심장 박동 에너지로 전력을 공급받을 수 있는 장치를 개발했으며 돼지를 대상으로 이 장치를 성공적으로 테스트했습니다. 새로운 장치는 기존 심박조율기처럼 쇄골 근처가 아닌 심장 아래에 삽입할 수 있습니다. 심박조율기는 사람의 심장과 장치 사이의 이상적인 공생 관계를 기반으로 합니다.
이 새로운 심박조율기의 디자인은 먼저 작고 유연한 플라스틱 프레임을 만드는 것으로 시작되었습니다. 이 프레임은 구부릴 때 에너지를 생성하는 압전층과 결합되었습니다. 에너지 '하베스터'라고 불리는 이 부분은 칩 위에 배치되었습니다. 이 장치는 돼지에게 이식되었으며 동물의 심장 박동이 프레임의 모양을 변경(구부러짐)함으로써 배터리 구동과 동등한 충분한 에너지(전력)를 생성할 수 있음이 관찰되었습니다. 페이스 메이커. 장치의 유연한 플라스틱 프레임을 사용하면 하드 케이스가 있는 기존 심박 조율기에 비해 심장에서 더 많은 에너지를 포착할 수 있습니다.
인간의 생리는 돼지와 매우 유사하기 때문에 페이스 메이커 인간에게도 잘 작용할 수 있습니다. 연구원들은 해결해야 할 몇 가지 기술적 문제를 지적합니다. 예를 들어 장치는 에너지 수확기, 에너지 수확기, 페이스 메이커 칩과 와이어 – 하나의 장치에 통합되어야 합니다. 동물과 인간을 대상으로 한 추가 테스트를 통해 장치의 장기적인 안정성을 확인할 수 있습니다. 이러한 장치가 성공하면 환자의 합병증 위험을 줄이면서 한 번만 침습적 수술이 필요할 것입니다. 이 새로운 장치의 한 가지 주요 제한 사항은 의사가 배터리로 작동되는 심장 박동기의 경우처럼 환자를 원격으로 모니터링할 수 없다는 것입니다.
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출처
Ning Let al. 2019. 심장 박동의 자연 에너지로 실제 심장 박동기에 직접 전원 공급. ACS 나노. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
