Kalp hız yapıcılar dünya çapında milyonlarca hasta için yaşam kurtarıcı cihazlar olmuştur, ancak temel bir sınırlamaya karşı çıkıyorlar: Sonlu batarya yaşamı.Bir hızda kullanılan tipik lityum-iodine bataryası beş ila on beş yıl boyunca sürüyor, bu müdahalelerin kendi hareketlerinden sonra, kalpli hız yapıcıları tarafından, bu türevcut enerjileri bir sonraki yaşam boyu kabul eden ve tedavi edilen uzun süre boyunca tedavi edilebilir bir yaklaşımla iyileştirebiliyor.

Pacemakers ve Enerji Challenges'lar üzerinde arka plan

Modern hız yapıcılar, elektrik dürtülerini kalp kasına normal bir ritmi korumak için sofistike implantatif cihazlardır. miniaturizasyon ve programlamaya rağmen, birincil bataryalar kalıcı zorluklar yaratır. Ortalama hız makinesi batarya kapasitesi aralığı 0,5 ila 2.0 amp-saat, ve güç tüketimi, algılama, uyarı ve telemetri için her türlü prosedür konusu.

Araştırmacılar, birkaç biyolojik enerji hasat stratejisini araştırdılar, çünkü termoelektrik nesli vücut ısısından, kalp duvarının (yaklaşık 10-20 mm) bir dakika içinde enerjisini şarj etti, birkaç milinewtona ulaşan güçlü, ritmeler üretebiliyordu.

Cardiyak Hareketden Enerji

Kardiyak hareket hem sözleşme (systole) hem de rahatlama (diastole) kalp döngüsünün aşamalarına sahiptir. Bu hareketler, kalp döngüsündeki mekanik stresler, vibrasyonlar ve vücut içindeki doku hasar veya bağışıklık reddedilmesine neden olmadan kontrol edilebilir. Çeşitli transdüksiyon mekanizmaları araştırılmış, her biri farklı avantajlar ve kısıtlamalarla donatılmıştır.

Piezoelektrik Malzemeler

Piezoelektrik malzemeleri mekanik olarak bilgilendirilmiş bir şekilde elektriksel olarak şarj edildiğinde elektriksel bir motora sahip olan bir motora sahiptir.Sessiz camlar, yüksek çözünürlükte bulunan nanoparçaklar ve yumuşak dokularda da en iyi şekilde kullanılan nanoparçacıklı yüzeylere sahiptir.Örneğin, polivinyli fluoride (PZT) incelenen nanoparçacıklı yüzeylerde, nanoparçacıklı yüzeylerde de kullanılabilir.

Elektromanyetik

Elektromanyetik enerji toplayıcıları Faraday'ın indüksiyon yasasında çalışır: Bir mıknatıs, bir jeneratöre göre hareket eder.Inkron uygulamaları, özellikle düşük frekanslarda, yüksek çözünürlükte bulunan küçük bir mıknatıs, yüzeysel olmayanlar için sabitlenmiş olan yüzeysel olmayan yüzeylerde çalışır.

Triboelektrik Nanojeneratörleri (TENGs)

Triboelektrik nanojeneratörler iletişimsel etkiye güveniyor: iki farklı malzeme temasa geçti ve sonra ayrı, elektrostatik suçlamalar bir araya gelir ve bu potansiyel fark, dışsal bir devre aracılığıyla mevcut olan bir TENGO'nun yanı sıra, hafif, esnek polimerler ve nano-parçalı geçişler için yüksek çözünürlükte 10 ila 10 kat daha fazla mikro-enerjiye ulaşır.

Estatik ve Capacitive Harvesters

Elektrostatik hasatçılar mekanik enerjiyi değişken bir kapasitörden uzaklaştırarak elektrik enerjisine dönüştürürler. Basit bir tasarım, bir dielektrik tarafından ayrılmış iki plakadan oluşur; Kalp hareket ettiği gibi, boşluk değişiklikleri, MEMS'deki ilerlemeler (mikro-elektromekanik sistemler) ile elektrostatik toplayıcıların, küçük bir batarya veya ön şarj cihazı kullanarak elektrostatiksel olmayan devrelerin yapımını gerektirir.

Son Yenilik ve Anahtar Araştırması

Kardiyak enerji hasat alanı, son on yılda çok sayıda kanıt-konsep çalışması ile küçük ve büyük hayvan modellerinde hızlı bir ilerleme yaşadı. Çeşitli eğilimler en son işi ayırt etti:

Esnek ve çizilebilir sistemler

Erken hasatçılar, kalbin dinamik, yumuşak bir doku ile sınırlı entegrasyonlardı. Modern cihazlar elastik substratlar (örneğin, Ecoflex, PDMS) ve yılan metal bağlantılarını birden fazla güç vektörlerinden uzaklaştırmak için tamamen genişletici bir pastazoelektrik hasatörü gösterdiler.

Self-Recharging Superkaporsors

Kalp hareketi periyodik ve hızçının gücü çizdiği zaman, esnek, biyo-konuşturucu sırasında, enerji depolaması temeldir. Geleneksel bataryalar, sınırlı şarj döngüleri ve güvenlik endişeleri nedeniyle kendini güçlü cihazlar için uygun değildir. Bunun yerine, araştırmacılar yüksek döngü ve hızlı şarj ile süper kapasiteye entegre eder.

Çok fazla Kaynak Hibrit Çiftçiler

Tek bir enerji kaynağı her zaman en uygun değildir. Kalp implantı için, hibrit sistemler birden fazla transdüksiyon mekanizmalarını birleştirir - örneğin, pastazoelektrik artı triboelektrik veya elektromanyetik artı piezoelektrik - total güç ve güvenilirlik artırmak için. Son zamanlarda bir PVDF tabanlı pastazoelektrik tabakası ve bir PDMS tabanlı triboelektrik tabakası ve bir PDMS tabanlı bir araya gelir, hem de yanıklık durumu izlemesine izin verir.

Implantable Test ve Uzun Süreli Stability

Canlı hayvana laboratuvar tezgahından taşınmak kritik bir adımdır. Pigs ve koyunlar kalp büyüklüğü ve insanlara benzerliği nedeniyle ortak modellerdir. Çeşitli çalışmalar epitel veya iç-ventrikle sitelerden haftalarca elde edilen başarılı enerji hasatlarını göstermiştir.Dikkatli bir 2023 çalışması (Dönemli incelaliteli incelaliz) Ancak, uzun süreli bir stabilite için gerekli olan binlerce ilacın fiziksel olarak kullanılması veya bozulmasına neden olur.

Meydanlar ve Kalanlar

Söz konusu söze rağmen, birkaç zorluk, kendi güçlü hız yapıcıları klinik gerçeklik haline gelmeden aşılmalıdır.())Dörtücükler, özellikle de yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte olan beşik teste karşı, yüksek çözünürlükte olan bazı dışsal değişikliklerden dolayı, yüksek çözünürlükte olan veya daha iyi bir şekilde yapılır.

Hasta ve Sağlık Için Takdirler

Başarılı bir şekilde ticarileştirilmeye çalışsa, kendi güçlü hız yapıcıları dramatik bir şekilde kardiyak bakımı artıracaktır.En acil fayda, batarya yedeklerini ortadan kaldırmak için rutin yedek cerrahinin ortadan kaldırılmasıdır.Hastalar, sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık tedavi edilen ve tedavi edilebilir bir cihazda, yüksek çözünürlükte iki milyar dolarlık bir tedavi sistemi terk edebilir.

Özetle, kalpli hareketten enerji hasat, esnek hibrit jeneratörlerde inovasyonun hızını temsil eder ve kalıcı ambalaj, önümüzdeki 10 ila 15 yıl içinde seçilmiş hastalar için kullanılabilir olabileceğini göstermektedir.

Ayrıca okuma ve Kaynaklar

  • implant edilebilir enerji hasatlarının kapsamlı bir incelemesi için bakınız: [FONT:0]Doğa - Tıbbi İmplantlar için Enerji Veterinerleri[Dönemli 1).
  • Bir triboelektrik-piezoelektrik hibrid bir hız makinesinin ayrıntılı tasarımı: 03.ACS Enerji Mektupları - Kendi kendini Güçlendirilmiş Cardiya Pacemaker).
  • Amerikan Kalp Derneği'nden hız makinesi cerrahisi ve riskler hakkında bilgi: [FONTT:0]Pacemaker: Sık Sorulan Sorular[Döntilmişler:[Dönler: 1 ).
  • Biyokompatlanabilir test için standartlar: 03. ISO 10993 - Tıbbi Cihazların Biyolojik Değerlendirilmesi).
  • MEMS etiği biyomedikal uygulamalar için hasatçilere bakın: 03.Örnek:0)IEEE İşlemleri Biyomedikal Mühendisliği Üzerine[Dönemli: 1).