科技日报记者 陆成宽
未来，心脏起搏器或许再也不需要更换电池。记者21日从中国科学院大学获悉，来自该校等单位的科研团队，成功研发出一款依靠心脏跳动自发电的共生型心脏起搏器。该技术有望解决患者因电池耗尽而需再次手术更换心脏起搏器的难题，向“一次植入、终身使用”迈出关键一步。相关研究成果发表于《自然·生物医学工程》杂志。
对心脏病患者而言，植入式心脏起搏器是恢复正常心律的“救命神器”。然而，植入式心脏起搏器内置电池电量耗尽后，患者必须通过二次手术更换设备，不仅带来痛苦与风险，也加重了家庭负担。如何让植入式设备实现“终身免维护”，一直是医学工程领域的重大挑战。
为了破解这一难题，科研团队跳出传统设备设计思路，提出了“人机共生”新理念，让起搏器不再只是被动的电子设备，而是能与人体协同共生的“伙伴”。历经近七年联合攻关，他们成功研发出尺寸只有胶囊大小的微型共生型自供电无导线心脏起搏器。
“这款起搏器最核心的创新，在于它拥有一套高效的能量自生系统——就像内置了一个微型‘发电机’。”论文第一作者、中国科学院大学副教授欧阳涵说，“它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。测试结果表明，它产生的电力最高可达120微瓦，超过了维持起搏器终身运行所需约5—10微瓦的标准，足以稳定支持起搏器工作，从而精准调控心律。”
值得关注的是，这款起搏器体积非常小巧，形状近似胶囊，对人体组织友好，不易引发排异或凝血，可以通过微创导管经股静脉植入心脏内部，大大降低手术创伤。科研团队独创了一套极简的磁悬浮储能结构，这项设计不仅减少了能量损耗和内部摩擦，还实现了近零启动阈值、高效能量转换和持续稳定的功率输出，在简化整体结构的同时，也显著提升了设备长期工作的可靠性。
为验证实际效果，研究人员在患有严重心律不齐的猪体内，对该共生型起搏器进行了为期一个月的连续测试。在此期间，起搏器完全依靠自身从心跳中收集的能量运行，始终稳定维持了猪的正常心跳节奏，成功证明了其未来应用于人体的可行性与可靠性。
欧阳涵表示，这一突破意味着，未来心脏起搏器的使用寿命有望通过“人机共生”的理念延长至与心脏“同寿命”的水平，从而让患者免受二次手术的痛苦与风险。这也为所有植入式电子设备实现真正“一次植入、终身使用”的愿景，开辟了一条新路径。
（中国科学院大学供图）
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