用心跳供电！中国科学家造出不用换电池的无导线心脏起搏器

（人民日报健康客户端记者 曹宇悦）1月23日，人民日报健康客户端记者从中国科学院大学了解到，该校纳米科学与工程学院副教授欧阳涵与清华大学李舟教授、中国医学科学院阜外医院华伟教授等组成的研究团队，成功研发出胶囊尺寸的微型共生型自供电无导线心脏起搏器，有望解决心脏病患者因起搏器电池耗尽需二次手术更换的临床难题，为实现“终身免维护运行”迈出了关键一步。相关研究成果日前发表在《自然·生物医学工程》杂志上。

“自发电”解决电能供应

欧阳涵介绍，心脏起搏器通过发送电信号纠正长期缓慢或不规律的心跳，实现治疗。传统起搏器主要分两类：有导线起搏器体积约为火柴盒大小，需植入锁骨附近皮下，会给患者带来强烈的异物感，以及感染、锁骨下静脉血栓等问题，对患者造成较多生活限制和心理负担。相比之下，无导线心脏起搏器体积更小、重量更轻、异物感弱，对患者生活影响较小，且兼容微创介入手术，能有效降低感染风险。但受体积限制，无导线心脏起搏器能量供给矛盾更为突出，电池电量一旦耗尽不仅无法更换电池，也难以取出。

“电池电量耗尽后需更换或额外植入，是有导线与无导线起搏器共同面临的问题，这也给患者带来了不小的风险和负担，因此李舟教授和我于2019年首次提出‘共生型生物电子’的创新理念，并成功开发出第一款能够依靠动物心脏跳动供电、自主运行的全植入心脏起搏器。”欧阳涵表示，在此基础上，历经近七年联合攻关，中国科学院大学、清华大学/北京清华长庚医院、北京大学/北京大学第三医院、中国医学科学院阜外医院、杭州电子科技大学等多家单位组成的研究团队，合作开发出了胶囊尺寸的共生型自供电无导线心脏起搏器。

欧阳涵介绍，这款起搏器能借助电磁感应原理，从心脏每次跳动的低频运动中收集能量，并转换成电能。而且该产品具有近零启动阈值，只要心脏有任何轻微的震动就能发电。发电平均功率最高可达120微瓦，完全能满足起搏器持续运行的能量需求，足以稳定、精准地调节心律。

清华大学/北京清华长庚医院李舟教授（左）、中国科学院大学欧阳涵副教授（右）在实验室工作。受访者供图

磁悬浮构型延长使用寿命

欧阳涵提到，为破解自身磨损问题、有效延长使用寿命，这款起搏器应用了北京大学/北医三院副研究员蒋东杰提出的磁悬浮构型，最大限度减少了摩擦磨损带来的机械和能量损耗，材料也选用临床批准范围内最耐用、最稳定的类型。用磁悬浮发电模块替代传统电池，不仅进一步提升了生物安全性，还将产品体积缩小至1.5立方厘米，可通过腿部股静脉递送至人体心腔。

“目前团队已完成3亿次加速疲劳测试，若按心脏每秒跳动一次换算，约相当于10年使用寿命，测试后产品性能仍保持96%。目前团队正在推进9亿次加速疲劳测试，对应约30年使用寿命，期待器件性能保留90%以上。团队的最终目标是让起搏器达到终身工作状态，与人体寿命保持一致。”欧阳涵说。

未来有望实现“人机共生”

欧阳涵介绍，目前该起搏器已在中国医学科学院阜外医院/国家心血管病中心由华伟教授和胡奕然博士牵头成功完成为期一个月的大型动物长效植入实验，实验动物现已成功度过康复期。未来团队会进一步开展专用芯片的设计开发和符合临床规范的安全性、稳定性测试，推动产品真正应用于临床。

欧阳涵表示，目前国际上也有部分知名高校开展了自供电心脏起搏器的相关探索，但我国科研团队在自供电心脏起搏器长效植入、心内长效稳定工作方面所取得的成就处于全球领先地位。这款自供电无导线心脏起搏器颠覆了传统起搏器依靠电池供电的技术模式，彻底解决了电池耗尽后需二次手术更换的行业痛点，为心脏起搏器乃至其他植入式电子器件实现真正意义上的终身免维护运行和“人机共生”开辟了新的路径。