Schweizer Ärzte schaffen einen autonomen Schrittmacher

Einige Modelle mechanischer Uhren sind mit einem Automatikmechanismus ausgestattet. Dies ist eine sehr praktische Technologie für Uhrenbesitzer, mit der Sie die Notwendigkeit vergessen können, Ihre Chronometer etwa einmal am Tag zu fabrizieren. Die Technologie selbst ist alles andere als neu - sie ist ungefähr 250 Jahre alt. Wie sich herausstellte, können mit dem Prinzip der automatischen Wicklung Herzschrittmacher (Herzschrittmacher) hergestellt werden. In diesem Fall werden sie vollständig autonom, eine externe Energiequelle wird nicht benötigt.

Entwickler des Universitätsspitals Bern in der Schweiz konnten Technologien entwickeln, mit denen der Herzschrittmacher die durch Pulsationen des Herzmuskels erzeugte Energie empfangen kann. Experten zufolge reicht der erzeugte Strom aus, um die Nutzung einer externen Stromquelle vollständig aufzugeben - der Schrittmacher wird autonom.

Im Normalfall befinden sich Herzschrittmacher neben dem Brustmuskel und liefern elektrische Signale an das Herz. Die Hauptaufgabe eines Herzschrittmachers besteht darin, einem Patienten, dessen Herz nicht oft schlägt, eine Herzfrequenz beizubehalten oder aufzuerlegen, oder es besteht eine elektrophysiologische Trennung zwischen Vorhöfen und Ventrikeln (atrioventrikulärer Block).

Um ein solches Gerät mit Strom zu versorgen, ist es mit Batterien ausgestattet, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Dies erfordert zusätzliche aufdringliche Eingriffe. Ein "selbstaufziehender" Schrittmacher kann viele Jahre im menschlichen Körper verbleiben, ohne dass regelmäßige Operationen erforderlich sind, um den Stimulator zu entfernen und seine Batterien auszutauschen. Die von Wissenschaftlern entwickelte Methode zur Energieerzeugung kann in anderen implantierbaren medizinischen Systemen verwendet werden, die ebenfalls Batterien verwenden.

Bisher hat die Technologie nur die technische Testphase durchlaufen, ihre Entwickler haben die Möglichkeit bewiesen, einen autonomen Schrittmacher zu schaffen. Damit die Technologie zur Herstellung von Herzschrittmachern verwendet werden kann, müssen Spezialisten eine langfristige Bewertung der Auswirkungen solcher Systeme auf die Herzfunktion durchführen. Einer der Entwickler, Andreas Haberlin, behauptet, dass sich Flüssigkeit um das Gerät ansammelt, während in den umliegenden Bereichen im Gegenteil ein Mangel an interstitieller Flüssigkeit auftritt. Trotzdem ist er überzeugt, dass der menschliche Körper dieses Problem selbstständig bewältigen kann, obwohl Narben an der Stelle der Implantation des Sensors und seines „Generators“ verbleiben. Es besteht auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Herzgewebe an der Implantationsstelle etwas schlechter zusammenzieht als das "freie" Gewebe der nicht verwendeten Bereiche.


Ein Prototyp des Mechanismus der Energieerzeugung während der Herzpulsation.

Jetzt werden Wissenschaftler das System an Tieren testen, um die mittel- und langfristigen Auswirkungen des Einflusses eines autonomen Schrittmachers auf den Körper von Lebewesen zu untersuchen. Die Ergebnisse werden voraussichtlich innerhalb von drei Jahren vorliegen.

Mechanische Uhren mit Aufzug beginnen mit den Bewegungen der Handgelenke des Trägers. Die Basis des Autofabrikmechanismus ist der sogenannte Sektor - eine Metallhalbscheibe, deren Schwerpunkt zur Kante verschoben ist. Assistenten legen eine solche Festplatte auf einen speziellen Träger, sodass sich die Festplatte völlig frei in verschiedene Richtungen drehen kann. Der Träger und die Zahnräder übertragen die Rotationsenergie der Scheibe auf die Feder.

Ein ähnliches Prinzip wird im Energieerzeuger für einen Schrittmacher angewendet. Hier sorgen die Schwingungen der Herzwand auch für die Bewegung einer besonderen Last. Mithilfe mathematischer Modelle klärten die Wissenschaftler die Merkmale des Systems und seiner Strukturelemente. Um die Idee zu testen, bestellten Wissenschaftler bei ETA eine Uhr mit einer Autofabrik, zerlegten sie, nachdem sie den Mechanismus selbst untersucht hatten. Danach ersetzten sie den Antrieb durch einen eigenen aus Platin (dank dessen kann er kleiner, aber schwerer gemacht werden) und fügten einen Mikrogenerator von einer Quarzuhr hinzu, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Natürlich kann ein solcher Schrittmacher ohne Schutzmechanismen nicht direkt funktionieren. Es wird eine Ersatzbatterie benötigt, die den Herzschrittmacher mit Energie versorgt, wenn etwas mit dem Energieerzeugungsmechanismus passiert. Wissenschaftler erläutern die Ergebnisse ihrer Arbeit in dem Artikel .

Es gibt andere Möglichkeiten, Energie mit verschiedenen Systemen des menschlichen Körpers zu erzeugen. Zum Beispiel haben Kollegen aus dieser Gruppe von Wissenschaftlern, ebenfalls aus Bern, eine Miniaturturbine entwickelt , die Strom erzeugt, wenn sich Blut in Gefäßen bewegt. Es gibt auch Entwicklungen, die es Ihnen ermöglichen, Energie in das Innenohr einer Person zu bringen oder mithilfe von piezoelektrischen Materialien "Energieernte" aus verschiedenen Organen zu sammeln .

"Es gibt immer alternative Wege, um ein wichtiges Ziel zu erreichen, und ich denke, wir haben alle die gleiche Motivation - Batterien in implantierbaren medizinischen Geräten zu ersetzen", sagte Haberlin.

Source: https://habr.com/ru/post/de400739/