Содержание
- Что делают кардиостимуляторы
- Человеческое тело - враждебное место для кардиостимулятора
- Почему батареи для кардиостимуляторов нельзя перезаряжать?
- Почему они не могут заставить батарейки для кардиостимуляторов прослужить дольше, чем сейчас?
Это оба хороших вопроса. Давайте посмотрим, почему разработчики кардиостимуляторов создали устройства, которые необходимо выбросить и полностью заменить при разрядке аккумулятора.
Что делают кардиостимуляторы
Как правило, цель кардиостимулятора - предотвратить симптомы синдрома слабости синусового узла или сердечной блокады, состояний, которые могут замедлить частоту сердечных сокращений настолько, чтобы вызвать симптомы (например, головокружение, сердцебиение или обморок).
Кардиостимулятор состоит из крошечного, но сложного компьютера, программных инструкций для этого компьютера, различных хрупких электронных компонентов и батареи - все это заключено в небольшой металлический контейнер. (Сегодня типичный кардиостимулятор имеет размер примерно 50 центов и примерно в три раза толще.) Кардиостимуляторы обычно имплантируются под кожу, чуть ниже ключицы, и подключаются с помощью проводов или изолированных проводов к вашему сердцу. камеры.
Электрокардиостимулятор отслеживает ваш сердечный ритм, шаг за шагом, и принимает ежеминутные решения о том, следует ли ему стимулировать ваше сердце. Если ваша частота пульса падает ниже заданного значения, она "ускоряется", посылая крошечный электрический импульс вашему сердцу через провод, таким образом стимулируя ваше сердце биться.
Инженерам, разрабатывающим кардиостимуляторы, пришлось решить несколько сложных проблем, одна из самых сложных - как сохранить безупречную работу кардиостимулятора внутри человеческого тела в течение нескольких лет.
Человеческое тело - враждебное место для кардиостимулятора
Любой, кто пролил кофе на свой ноутбук, знает, что жидкости и электронные устройства несовместимы. Кардиостимуляторы - это электронные устройства, которые должны проводить все свое существование в жидкой среде.
Фактически, внутренняя часть человеческого тела - это теплое, влажное и соленое место - очень враждебная среда для любого электронного устройства. Таким образом, помимо прочего, кардиостимулятор должен быть герметичным (чтобы не допускать попадания влаги и биологических жидкостей), а его хрупкие электронные компоненты должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать и работать в этой агрессивной среде в течение длительного времени.
Инженеры очень хорошо умеют создавать эти устройства, рассчитанные на долгие годы, а частота отказов кардиостимуляторов, как правило, значительно ниже 1% после пяти лет использования.
Крайне важно, чтобы кардиостимуляторы были герметично закрыты, чтобы защитить эти устройства от агрессивной среды, в которой они должны работать. Если бы кардиостимуляторы можно было открывать для замены батареи, адекватная герметизация была бы практически невозможной.
Вместо того, чтобы быть съемной, батарея должна быть надежно закрыта внутри устройства вместе со всеми другими хрупкими электронными компонентами. Это объясняет, почему разработчики кардиостимуляторов сочли невозможным создание кардиостимуляторов со сменными батареями.
Почему батареи для кардиостимуляторов нельзя перезаряжать?
Технология беспроводной зарядки аккумуляторов (процесс, также известный как индукционная зарядка) существует уже несколько десятилетий, и сегодня вы можете купить беспроводные зарядные устройства для своих сотовых телефонов. Так почему же производители кардиостимуляторов не создают перезаряжаемые кардиостимуляторы?
Вы можете быть удивлены, узнав, что оригинальные имплантируемые кардиостимуляторы 1958 года имели перезаряжаемые никель-кадмиевые (NiCad) батареи, и большинство людей считало, что использование перезаряжаемых батарей всегда необходимо для имплантируемых электронных устройств. Эти кардиостимуляторы заряжались, удерживая индуктивную катушку у кожи рядом с кардиостимулятором в течение нескольких часов. Эту процедуру приходилось повторять каждые несколько дней.
Перезаряжаемые кардиостимуляторы в конечном итоге вышли из строя по двум причинам. Во-первых, никель-кадмиевые батареи, несмотря на то, что они перезаряжаемые, имеют относительно короткий срок службы, поэтому эти кардиостимуляторы все равно приходилось менять довольно часто.
Но, что, вероятно, более важно, учитывая человеческую природу, люди с кардиостимуляторами иногда не заряжали свои устройства в соответствии с установленным для них жестким графиком. Юристы проинформировали компании, производящие кардиостимуляторы, что, если пациенту был причинен вред из-за того, что его / ее кардиостимулятор перестал работать - будь то неисправность по вине компании или из-за того, что пациент не подзарядил устройство, - последующие судебные процессы, скорее всего, приведут к банкротству.
В течение нескольких лет были разработаны ртутно-цинковые батареи, которые могли поддерживать работу кардиостимулятора до двух лет. Вскоре после этого были разработаны литий-йодидные батареи, которые могли питать кардиостимулятор гораздо дольше: от пяти до 10 лет. Таким образом, острая потребность в аккумуляторных кардиостимуляторах уменьшилась, в то время как неминуемая угроза судебных исков - нет.
Благодаря технологическим достижениям и юристам идея аккумуляторных кардиостимуляторов была быстро оставлена. Это идея, которая время от времени пересматривается разработчиками, задающими ритм, но пока потенциальные риски (по крайней мере для компаний) перевешивают потенциальные выгоды.
Почему они не могут заставить батарейки для кардиостимуляторов прослужить дольше, чем сейчас?
Дело в том, что онимог делать батарейки для кардиостимуляторов, которые служат значительно дольше, чем сейчас. Фактически, в 1960-х и 1970-х годах несколько компаний, производящих кардиостимуляторы, производили кардиостимуляторы с ядерной энергией, работающие на плутонии-238, период полураспада которого составляет 87 лет, поэтому у этих кардиостимуляторов практически гарантировалось не закончиться «сок». при жизни пациента. В самом деле, некоторые из этих кардиостимуляторов могут работать и сегодня.
Но, как вы можете себе представить, с ядерными кардиостимуляторами были некоторые очевидные проблемы: во-первых, плутоний - очень токсичное вещество, и даже если незначительное его количество попадет в кровоток, быстро наступит смерть. И поскольку плутоний, очевидно, представляет большой интерес для регулирующих органов (и даже для более темных элементов нашей цивилизации), люди с этими кардиостимуляторами сталкивались с проблемами, например, когда они пытались поехать за границу.
Врачи, имплантировавшие эти устройства, были обязаны, в соответствии с постановлением, введенным в действие Комиссией по ядерному регулированию, восстановить кардиостимуляторы после смерти пациента, что (поскольку пациенты уезжают, а врачи уходят на пенсию) оказалось совершенно непрактичным.
Есть также менее очевидная проблема с кардиостимуляторами, батареи которых работают «вечно». Дело в том, что все электронные устройства в конечном итоге выходят из строя. Рано или поздно все электронные компоненты ломаются или просто изнашиваются. Когда кардиостимулятор выходит из строя из-за износа батареи, по крайней мере, это постепенное и предсказуемое событие. Проводя периодические осмотры, врачи имеют несколько месяцев с предупреждением о том, что батарея разряжается и может потребовать замены. Таким образом, плановую замену кардиостимулятора можно запланировать на удобное время.
Но если ваш кардиостимулятор выйдет из строя из-за того, что один из сотен электронных компонентов внезапно перестанет работать ... что ж, это может быть катастрофой. Электрокардиостимулятор мог внезапно прекратить кардиостимуляцию без какого-либо предупреждения - и его владелец мог серьезно пострадать.
Если компании начнут выпускать кардиостимуляторы, батареи которых служат значительно дольше, чем 5-10 лет, с электронными компонентами, которые существуют сегодня, слишком многие кардиостимуляторы потерпят внезапный и катастрофический отказ. Скорее, кардиостимуляторы сконструированы таким образом, что первым компонентом, который может «выйти из строя», является аккумулятор, и, поскольку этот «отказ» можно предсказать заранее, устройство можно заменить до того, как оно вообще перестанет работать.
Конечно, возможно - и даже вероятно - что в будущем другие электронные компоненты, необходимые для создания кардиостимуляторов, будут сделаны значительно более прочными, но не дорогостоящими. Когда этот день настанет, инженеры смогут разработать батареи, которые прослужат значительно дольше, чем сегодня.
С сегодняшними технологиями кардиостимулятор, срок службы которого составляет от пяти до 10 лет, оказывается инженерной «золотой серединой» - на данный момент.
Слово от Verywell
Кардиостимуляторы - это чудо инженерной мысли, их эффективность и надежность значительно повысились с момента изобретения этих устройств. Но все еще есть возможности для улучшения. Производители кардиостимуляторов проводят много исследований и разработок, чтобы разработать устройства, которые легче имплантировать, они даже безопаснее и прослужат намного дольше, чем сегодня - потенциально на всю жизнь человека, который их получит.
- доля
- кувырок
- Эл. адрес