Neulich veröffentlichte eine Gruppe von Spezialisten aus China
die Ergebnisse ihrer Arbeit zur Schaffung eines piezoelektrischen Generators für einen Herzschrittmacher. Die Entwickler haben bereits das Schwein getestet, das einen solchen Generator implantiert hat, der zuvor mit entfernten Herzschrittmachern an einen Herzschrittmacher angeschlossen war.
Stimulator - ein Gerät, das in einem bestimmten Modus eine Herzkontraktion ermöglicht. Es erzeugt elektrische Impulse, die dazu führen, dass sich das Herz zusammenzieht und bereits ohne Unterstützung nicht mehr arbeiten kann.
Normalerweise werden Stimulanzien in die Brusthöhle des Patienten implantiert, und das Gerät arbeitet mit Batterien, die mehrere Jahre halten. Nachdem der Ladevorgang beendet ist, muss sich der Patient einer Operation unterziehen, bei der entweder die Batterie oder der gesamte Stimulator gewechselt wird.
Jetzt gibt es andere Entwicklungen - zum Beispiel Herzschrittmacher, die keine Batterien benötigen, sondern Strom von Generatoren erhalten. Einer der besten Generatoren ist das Herz selbst, dessen Muskeln sich ständig bewegen.
Chinesische Wissenschaftler unter der Leitung von Hao Zhang von der Zweiten Militärmedizinischen Universität Chinas wurden erfolgreich getestet. In seinem Verlauf konnte der implantierte piezoelektrische Generator den Schrittmacher in einem lebenden Organismus antreiben. Der Generator hat eine Größe von etwa drei Zentimetern.
Der Rahmen der Vorrichtung besteht aus Polyethylenterephthalat. Die Form des Stimulators ähnelt von der Seite gesehen der Abbildung 8. Das Körpermaterial ist elastisch, sodass der Generator sowohl schrumpfen als auch zu seiner vorherigen Form zurückkehren kann. Auf beiden Seiten des Systems platzierten die Wissenschaftler zusammengesetzte piezoelektrische Streifen, die aus Verbindungen auf Bleibasis bestehen. Die Streifen sind von Filmen aus Chrom und Gold umgeben, die die Rolle von Elektroden spielen.
Das Funktionsprinzip des Generators ist die Erzeugung von Elektrizität während der Verformung. Tatsächlich arbeiten so viele piezoelektrische Generatoren. Die Entwicklung chinesischer Wissenschaftler erzeugt Elektrizität sowohl während der Kompression als auch bei der Rückkehr zur Normalität.
Zuerst haben Wissenschaftler einen Prototyp erstellt, dann ein System, das im Labor problemlos funktionieren kann. Das letzte Stadium, das bereits oben erwähnt wurde, ist die Platzierung des Systems in einem lebenden Organismus, in diesem Fall dem Schwein.
Das Labor testete einen sehr vereinfachten Prototyp, der aus einem Wasserbehälter mit einem Generator im Inneren bestand. Ein Kolben mit einer komprimierbaren Polymerspitze drückt auf den Generator. Dieses ganze System modelliert Gewebe auf der äußeren Oberfläche des Herzens.
Als sich herausstellte, dass das System funktioniert, führten Wissenschaftler eine Reihe von Experimenten durch, die zeigten, dass sich die Leistung um mehr als das Zweifache erhöht, wenn Sie eine weitere piezoelektrische Schicht hinzufügen und diese in einer Parallelschaltung verbinden und einen Indikator von 33 Mikrowatt erreichen.
In den Experimenten wurde entschieden, ein Yorkshire-Schwein zu verwenden. Am Herzen des Tieres war ein Generator angebracht, der es mit einem Gleichrichter verband. Und dann wurde das gesamte System mit einem Herzschrittmacher verbunden, wobei eine Batterie entfernt wurde. Während des Betriebs ist das Gerät mit ca. 80 Schnitten pro Minute konfiguriert. Das Herz des Schweins arbeitete im gleichen Rhythmus, unterstützt von einem Stimulans mit einem zugeführten Strom. Vor dem Experiment betrug die Schockfrequenz 60-70 pro Sekunde.
Nach dem Experiment überprüften die Wissenschaftler die Messwerte des Elektrokardiogramms, wodurch wir über erfolgreiche Erfahrungen sprechen konnten.
Geräte dieses Typs wurden übrigens schon früher erstellt. Bereits 2014 entwickelte ein Wissenschaftler namens Tsurbushen
einen Herzschrittmacher, der nach dem Prinzip einer Autofabrik gewöhnlicher mechanischer Uhren arbeitet. Der Prototyp wurde in wenigen Wochen erstellt und nach Überprüfung seiner Arbeit stellte sich heraus, dass die Idee durchaus funktionierte. Darüber hinaus sind Kontraktionen des Herzmuskels auch ein Werkzeug zur Energieerzeugung. Das Herz setzt den Mechanismus des Herzschrittmachers in Bewegung, wodurch sich die wirkenden Elemente drehen. Die Drehung drückt wiederum die Mechanismusfeder zusammen, die auf eine bestimmte Grenze reduziert ist. Als nächstes entspannt sich die Feder und ein kleiner Stromgenerator funktioniert.
Es sammelt sich wiederum in der Batterie an und wird zur Aufrechterhaltung des Schrittmachersystems verwendet, was zur Korrektur des Kontraktionsrhythmus des Herzmuskels führt.