يحصد المهندسون طاقة القلب لتشغيل الأجهزة المنقذة للحياةحصريا

يقوم مهندسو دارتموث بتطوير جهاز بحجم زنجي لالتقاط وتحويل الطاقة الحركية للقلب إلى كهرباء لتشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة المزروعة. الائتمان: Patricio R. Sarzosa ، مدرسة Thayer للهندسة

إن حركة القلب قوية للغاية لدرجة أنها تستطيع إعادة شحن الأجهزة التي تنقذ حياتنا ، وفقاً لبحث جديد من كلية دارتموث.

باستخدام اختراع بالحجم الصغير ، طوره مهندسون في مدرسة ثاير للهندسة في دارتموث ، يمكن تحويل الطاقة الحركية للقلب إلى كهرباء لتشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة المزروعة ، وفقًا للدراسة التي تمولها المعاهد الوطنية للصحة. .

يعتمد الملايين من الأشخاص على أجهزة ضبط نبضات القلب ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب وغيرها من الأجهزة القابلة للزرع التي تعمل على توفير الطاقة والمدعومة بالبطاريات والتي تحتاج إلى استبدالها كل خمس إلى عشر سنوات. تتطلب تلك البدائل جراحة يمكن أن تكون مكلفة وتخلق إمكانية حدوث مضاعفات وعدوى.

"نحن نحاول حل المشكلة النهائية لأي جهاز طبي بيولوجي قابل للزرع " ، يقول أستاذ الهندسة في دارتموث ، جون إكسج جانج ، وهو باحث رئيسي في الدراسة التي أكملها فريقه إلى جانب أطباء في جامعة تكساس في سان أنطونيو. "كيف يمكنك إنشاء مصدر طاقة فعال حتى يقوم الجهاز بعمله خلال كامل عمر المريض ، دون الحاجة إلى إجراء جراحة لاستبدال البطارية؟"

"من المهم بنفس القدر أن الجهاز لا يتداخل مع وظيفة الجسم" ، كما يضيف زميل أبحاث دارتموث لين دونغ ، أول مؤلف على الصحيفة. "كنا نعلم أنه يجب أن تكون متوافقة حيويا ، وخفيفة الوزن ، ومرنة ، وانخفاض الشخصية ، لذلك فهي لا تتناسب فقط مع هيكل منظم ضربات القلب الحالي ولكن أيضا قابلة للتطوير في المستقبل متعددة الوظائف."

ويقترح عمل الفريق تعديل أجهزة ضبط نبضات القلب لتسخير الطاقة الحركية للسلك الرصاصي المرتبط بالقلب ، وتحويله إلى كهرباء لشحن البطاريات باستمرار. المادة المضافة هي نوع من الغشاء الكهرضري البوليمر الرقيق الذي يسمى "PVDF" ، وعند تصميمه بهياكل مسامية - إما مصفوفة من حزم الإبزيم الصغيرة أو ناتئ مرن - يمكنه تحويل حتى حركة ميكانيكية صغيرة إلى كهرباء. فائدة إضافية: يمكن استخدام نفس الوحدات كجهاز استشعار لتمكين جمع البيانات للرصد في الوقت الفعلي للمرضى.

تم نشر نتائج الدراسة التي استمرت ثلاث سنوات ، والتي أكملها باحثو قسم الهندسة في دارتموث ، إلى جانب الأطباء في UT Health San Antonio ، في قصة الغلاف لتقنيات المواد المتقدمة.

وقال تشانغ إن السنتين المتبقيتين من تمويل المعاهد الوطنية للصحة بالإضافة إلى الوقت لإنهاء العملية قبل السريرية والحصول على موافقة الجهات التنظيمية تضع جهاز تنظيم ضربات القلب ذاتية الشحن بعد حوالي خمس سنوات من التسويق.

يقول تشانغ: "لقد أكملنا الجولة الأولى من الدراسات على الحيوانات مع نتائج عظيمة ستنشر قريبا". "هناك بالفعل الكثير من الاهتمام المعبر عنه من كبرى شركات التكنولوجيا الطبية ، وأندرو كلوسون ، أحد مؤلفي الدراسة الذين يعملون مع لين دونغ ودارس هندسة برنامج الدكتوراه في دارتموث ، يتعلم مهارات نقل الأعمال والتكنولوجيا. لتكون مجموعة في المضي قدما في مرحلة ريادة الأعمال من هاستكشاف أبعد