Amerikanske forskere har testet et trådløst hjerte

Ifølge forfatterne av den nye oppfinnelsen vil pasienter med et kunstig hjerte eller en hjelpeblodpumpe kunne få større bevegelsesfrihet enn før ved hjelp av det nye systemet.

Forskere fra University of Washington og University of Pittsburgh Medical Center (UPMC) testet et trådløst strømforsyningssystem i forbindelse med en kommersiell ventrikulær hjelpeenhet (VAD).

Prosjektet, kalt Free-range Resonant Electrical Energy Delivery (FREE-D), ledes av Joshua Smith, som begynte ved University of Washington fra Intel, hvor han tilbrakte flere år med å jobbe med et luftbasert kraftoverføringssystem.

Vi snakker om en teknologi som, ved å justere resonansfrekvensen og andre parametere for mottaks- og sendespolene, gjør det mulig å overføre elektrisk energi over mellomstore avstander (titalls centimeter - meter) med høy effektivitet.

Kardiologer har tidligere eksperimentert med induktive strømforsyningssystemer for hjertepumpeimplantatet, i et ønske om å bli kvitt ledninger som går gjennom huden (en inngangsport til infeksjon, noe som øker risikoen for komplikasjoner). Men enkle teknologier (som de som brukes i trådløse elektriske tannbørster) skuffet legene – rekkevidden var noen få millimeter, og en bivirkning i form av unødvendig oppvarming av vevet dukket opp.

Det mekaniske hjertet er i sirkelen, med hele den trådløse strømoverføringskjeden i bakgrunnen (foto University of Washington).

Smiths system overvinner disse manglene. Det består av to par spoler. Det første (til høyre på bildet ovenfor) er koblet til strømnettet og overfører energi til den andre spolen (i midten), som i teorien kan plasseres på pasientens klær.

Denne andre spolen lader bufferbatteriet som personen bruker (nødvendig for å forlenge batterilevetiden), og forsyner også strøm til en annen, mindre sendespole. Denne er allerede i ferd med å overføre energi til en veldig liten (bare 4,3 cm i diameter) mottakerspole (til venstre på bildet), som er plassert i menneskekroppen og koblet til det kunstige hjertet, samt til det interne bufferbatteriet.

Så langt har oppsettet blitt testet i et laboratoriemiljø. Spolene ble plassert på et bord, og VAD-apparatet som var koblet til dem ble brukt i et krus med væske. Strømmen ble overført pålitelig med en effektivitet på omtrent 80 %, ifølge en pressemelding fra University of Washington.

I fremtiden ser forfatterne av prosjektet følgende bilde. Flere sendespoler bør monteres i pasientens stue eller arbeidsrom – i vegger, tak, under sengen og i stolen. De skal gi en person med hjerteimplantat nesten kontinuerlig batterilading. For å lade dem trenger vedkommende ikke å koble dem til stikkontakter.

I et spesialutstyrt rom kunne en pasient med et kunstig hjerte eller en ventrikkelassistent leve og arbeide friere enn med eldre systemer, der implantatets funksjonalitet er helt avhengig av et batteri som krever regelmessig tilkobling til strømnettet (illustrasjon av Pramod Bonde, University of Pittsburgh Medical Center).

Samtidig skal det interne batteriet tillate at en person trygt kan oppholde seg utenfor området til matingsspolene og uten vest i opptil to timer. Dette vil for eksempel tillate pasienten å ta et bad.

Forskerne presenterte resultatene av de første testene av systemet på den årlige konferansen til American Society for the Advancement of Artificial Internal Organs (ASAIO), hvor de mottok en pris for den mest lovende forskningen innen kunstige hjerter.

Det neste trinnet for prototypens forfattere er å teste trådløs strømforsyning for et kunstig hjerte implantert i et forsøksdyr.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]