Her er komponentet som utnytter hjertets bevegelser for å lage energi, på samme måte som et armbåndsur. Her på et grisehjerte. (Foto: Escardio)
Her er komponentet som utnytter hjertets bevegelser for å lage energi, på samme måte som et armbåndsur. Her på et grisehjerte. (Foto: Escardio)

Ny pacemaker drives som armbåndsur

Ny batteriløs pacemaker er basert på et armbåndsur som lades av bevegelse.

Publisert

Dette er pacemaker

Pacemaker er et hjelpemiddel for å opprettholde tilnærmet normal hjerterytme hos personer som av forskjellige årsaker har mistet dette. Pacemaker består av en “kanne”, dvs en liten metallboks, på ca. 3x3 cm bestående av et innkapslet batteri, sensorer for registeringer av hjerterytmen, foruten en liten pulsgenerator som via en eller flere elektroder kan sende ut små impulser til forskjellige deler av hjertet. Dette hjelpemiddelet har i dag stor utbredelse for mange hjertepasienter og kan bidra til både forlenget overlevelse og økt livskvalitet.

En ny pacemaker som ikke trenger batteribytte er oppfunnet. Den er basert på et automatisk armbåndsur som lades opp av hjerteslag. Prototypen ble presentert av professor Adrian Zurbuchen fra klokkelandet Sveits, på ESC -kongressen for hjertemedisin i Barcelona denne uken. 

- Batterier er en begrensende faktor i dagens medisinske implantater. Når de når et kritisk lavt energinivå, ser leger seg tvunget til å erstatte dem ved et kirurgisk inngrep, selv om de i utgangspunktet fungerer korrekt. Dette er en ubehagelig situasjon som øker risikoen for komplikasjoner for pasientene, og er kostnadskrevende, sa Zurbuchen.

Skreddersydd beholder

Han presenterte pacemakereren med en alternativ energikilde til batterier - hjertets egne bevegelser.

Forskernes første prototype er basert på et armbåndsur som er kommersielt tilgjengelig. Uret er av typen som drives av armens bevegelser - såkalt kinetisk energi eller bevegelsesenergi. 

Alle unødvendige deler ble fjernet for å redusere vekt og størrelse. I tillegg utviklet de en skreddersydd beholder som gjør det mulig å feste enheten direkte på hjertemuskelen.

Forskere har også tidligere prøvd å utvikle en pacemaker som utnytter hjerteslag-energien, men den nye varianten lover bedre resultater.

Som på et håndledd

Prototypen fungerer på samme måten som den ville gjort på en persons håndledd. Når det blir utsatt for en ekstern akselerasjon, begynner urverket å rotere. Denne rotasjonen slynger gradvis en mekanisk fjær. Etter at fjæren er helt oppladet, vikles den av, og dermed roterer en elektrisk mikro-generator.

For å teste prototypen, utviklet forskere en elektronisk krets for å transformere og lagre signalet. De koblet deretter systemet til en skreddersydd pacemaker. Systemet arbeidet i tre trinn. Først høstet prototypen energi fra hjertet, så ble energien lagret midlertidig i en buffer, og til slutt ble den oppsamlede energien brukt av pacemakeren for å gi stimuli til hjertet.

Testet på levende griser

Forskerne gjorde vellykkede tester i eksperimenter med levende griser. De lyktes med å skape 130 slag i minuttet med pacemakeren uten batteri med det nyutviklede systemet.

- Vi har vist at det er mulig å opprettholde tempoet i hjertet ved hjelp av kraften av dets egne slag. Det neste trinnet i vår prototype er å integrere både elektronisk krets for energilagring og skreddersydde pacemakere direkte inn i en enhet. Dette vil eliminere behovet for ledninger, sa Zurbuchen.

Ifølge oppfinneren takler de nye pacemakerne de to store ulempene med dagens pacemakere.

Vil redusere trussel

For det første er dagens pacemakere utsatt for brudd, som kan utgjøre en umiddelbar trussel mot pasienten. For det andre har batteriene begrenset levetid. Det nye systemet for energihøsting ligger rett på hjertet.

Forskere har også uttrykt bekymring for at pacemakere kan hackes, men det er usikkert om den nye armbåndsur-pacemakeren kan hamle opp med datainnbrudd.

Det var for fire år siden at professor Rolf Vogel, en kardiolog og ingeniør ved Universitetet i Bern, fikk ideen om å bruke mekanismen fra et automatisk armbåndsur for å høste energien i hjertets bevegelser. 

- Hjertet synes å være en meget lovende energikilde fordi dets sammentrekninger er repeterende og til stede 24 timer i døgnet, 7 dager i uken. Dessuten har det automatiske urverk, som ble oppfunnet så tidlig som i 1777, et godt rykte som en pålitelig teknologi for å omgjøre energi fra bevegelse, sa Zurbuchen.

Les mer om ESC -kongressen her.