تطوير جهاز تنظيم ضربات القلب خال من البطاريات!

وتتكون أجهزة تنظيم ضربات القلب النموذجية من مولد نبض، يحتوي على بطارية ودائرة كمبيوتر صغيرة، وسلك واحد أو أكثر يعرف بمنظم السرعة،  تتصل بقلبك.

ويبعث المولد نبضات كهربائية عبر الأسلاك إلى قلبك ويطلق على معدل إرسالها للخارج معدل السرعة.

وفي الوقت الحالي، يجب استبدال معظم بطاريات جهاز تنظيم ضربات القلب كل خمس إلى 12 عاما، والقيام بذلك يعني إجراء جراحة في كل مرة.

ومع ذلك، يحاول باحثون من جامعة "شنغهاي جياو تونغ" حل هذه المشكلة من خلال تطوير جهاز يعمل على القلب نفسه لتوليد الطاقة - ما يعني أنه لن يتم استبدال بطارية جهاز تنظيم ضربات القلب.

ويستثمر يي زيران، وفريقه طاقة دون بطارية، لكن التحدي كان الحصول على طاقة كافية عن طريق جمع الطاقة الحركية للقلب.

وقال يي: "إذا كانت القوة العملية للقلب 0.5 نيوتن، فيجب أن تبلغ الطاقة حوالي 192 ميكرو واط".

لذلك، بالنسبة لجهاز تنظيم ضربات القلب التجاري، يكفي ما لا يقل عن 10 ميكرو واط فقط لعمله العادي.

ويمكن للقلب السليم أن يحافظ على الوقت لنفسه، عن طريق جهاز تنظيم ضربات القلب الداخلي يسمى العقدة الجيبية في الحجرة العلوية اليمنى.

إقرأ المزيد

باحثون يكتشفون أن تنظيم حاجتنا للنوم قد يتم من خلال قشرة الدماغ

وتطلق شحنة كهربائية حوالي 60 إلى 100 مرة في الدقيقة، وتؤدي هذه الطاقة الكهربائية إلى سلسلة من التقلصات في عضلة القلب والتي بدورها تضخ الدم في جميع أنحاء الجسم.

ولكن، مع تقدم القلب في العمر أو بمجرد إصابته بالمرض، تتعرض العقدة الجيبية لضربة أيضا، وقد تفشل في الحفاظ على نبض القلب في الوقت المناسب أو على الإطلاق.

ولحسن الحظ، منذ أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، تمكنا من استبدال جهاز صغير قابل للزرع يعمل بالبطارية لإرسال هذه الإشارات الكهربائية بمجرد أن يتعذر على القلب ذلك.

ومع ذلك، حتى بعد 60 عاما، لم نتوصل إلى معرفة ما يجب القيام به بشأن مصدر طاقة الجهاز.

وتعتبر عملية وضع جهاز تنظيم ضربات القلب والأسلاك التي تغذي نبضات القلب الكهربائية عملية معقدة، وتتطلب من الأطباء فتح تجويف الصدر.

ويتم وضع جهاز تنظيم ضربات القلب نفسه بعيدا في "جيب" أقرب بكثير إلى سطح الجلد.

وبمجرد نفاد البطارية، عادة ما يكون مطلوبا فقط مخدر موضعي لإزالة الجهاز القديم ووضع جهاز جديد مشحون بالكامل.

ويوجد في مركز أجهزة الفريق، طبقات من المواد الكهرضغطية، والتي تولد الطاقة عند ثنيها. وتكتسب العديد من المواد شحنة كهربائية عند تطبيق القوة عليها، بما في ذلك الشحنة الطبيعية في أجسامنا.

وتكمن الحيلة في تطبيق قوة كافية على مادة كهرضغطية، ثم شحنتها، لأن هذه المواد بمفردها لا تشغل الكثير من الطاقة.

ولطالما كان العلماء يتطلعون إلى الكهرباء الانضغاطية كحل أنيق لاستعادة الطاقة المهدرة، بل إن البعض طبقها على جهاز تنظيم ضربات القلب من قبل.

ولكن في السابق، لم يتمكن باحثون آخرون من إنشاء جهاز ينحني بدرجة كافية لتوليد طاقة كافية.

وقال يي: "إن جهاز تنظيم ضربات القلب الذي لا يعمل بالبطارية أمر ممكن من خلال استخدام تقنية تجميع الطاقة القابلة للزرع، والتي توفر طريقة مستدامة لإمداد الطاقة".

ويحاول هو وفريقه الآن التغلب على بعض عيوب الجهاز، مثل ثباته على المدى الطويل في جسم الإنسان، وطريقة الزرع، والتكامل بين شريحة السرعة الصلبة ووحدة حصاد الطاقة المرنة.

وتتمثل خطة البحث الأولى في تحقيق تكامل دائرة السرعة المرنة ووحدة حصاد الطاقة. وبعد ذلك، سنقوم بالتحقق من الاستقرار طويل المدى في الجسم الحي.

وسيكون العرض التقديمي "آلية حصاد الطاقة الكهروإجهادية المتشابك لجهاز تنظيم ضربات القلب من دون بطارية" متاحا خلال المؤتمر الذي يستمر ثلاثة أيام.

المصدر: ديلي ميل