Rozrusznik serca (inaczej stymulator serca lub kardiostymulator) to urządzenie, które pobudza rytm serca. Wszczepia się je, gdy naturalny rozrusznik - czyli węzeł zatokowo-przedsionkowy - przestaje działać poprawnie, powodując zaburzenia rytmu serca.

Na świecie ze wszczepionymi rozrusznikami żyją 3 mln ludzi (w Polsce jest ich 100 tysięcy). Co roku wczepia się je kolejnym 600 tysiącom. 10-20% zabiegów wszczepiania rozruszników to wymiany wyczerpanych stymulatorów (tak zwana reimplantacja).

Jak każde urządzenie elektryczne rozrusznik wymaga zasilania. Baterie wbudowane są w urządzenie, ale po kilku latach wyczerpują się i trzeba je wymienić. Stwarza to konieczność przeprowadzenia zabiegu chirurgicznego.

Czy można by wymiany uniknąć? Badacze twierdzą, że wkrótce to będzie możliwe.

Pomysł na rozrusznik serca bez zasilania

Podczas niedawnej konferencji Energy Storage and Conversion (organizowanej przez Amerykańskie Stowarzyszenie Fizyczne i poświęconej tematyce energii) badacze z Szanghaju zaprezentowali pomysł na rozruszniki serca bez bateryjnego zasilania. Energii ma dostarczać samo bicie serca.

W teorii energię można czerpać z każdego ruchu – jest to energia kinetyczna. Serce bije z siłą 0,5 newtona, wystarczającą, by zamienić jego ruch na energię elektryczną. Teoretycznie mogłoby to dostarczyć nawet prawie 200 mikrowatów, czyli dużo więcej, niż wymagane do zasilania rozrusznika 10 mikrowatów (mikrowat to milionowa część wata).

Naukowcy mają już prototyp. W praktyce jednak czerpanie energii z ruchu samego serca jest sporym inżynieryjnym wyzwaniem. Wymaga zupełnie innej konstrukcji urządzenia.

Schemat rozrusznika serca bez baterii (fot. Yi Zhiran)

Ruch serca można zamienić na elektryczny prąd

Po pierwsze zespół musi jeszcze poprawić połączenie między urządzeniem, a umieszczonym na samym sercu elastycznym elementem. To on zamienia ruch bijącego serca na prąd. Dzieje się to dzięki materiałom piezolektrycznym, które wytwarzają napięcie podczas ściskania lub wyginania (to samo zjawisko zachodzi w piezoelektrycznych zapalniczkach).

Drugie wyzwanie, jakie stoi przed naukowcami, to stwierdzenie, czy takie urządzenie będzie trwałe po wszczepieniu. Trzecie - opracowanie nowej metody implantacji. To z kolei zadanie już nie dla inżynierów, lecz dla chirurgów.

Badacze mają jednak nadzieję, że w przyszłości rozruszniki serca będą wszczepiane raz – na zawsze.

Źródło: EurekAlert