미국 과학자들이 무선 심장을 테스트했습니다.

새로운 발명품의 저자들에 따르면, 인공 심장이나 보조 혈액 펌프를 사용하는 환자는 새로운 시스템의 도움으로 이전보다 더 자유롭게 움직일 수 있게 될 것입니다.

워싱턴 대학과 피츠버그 대학 의료 센터(UPMC)의 연구원들은 상업용 심실 보조 장치(VAD)와 함께 무선 전력 시스템을 테스트했습니다.

FREE-D(Free-range Resonant Electrical Energy Delivery)라고 불리는 이 프로젝트는 인텔에서 워싱턴 대학으로 이직한 조슈아 스미스가 이끌고 있습니다. 그는 인텔에서 수년간 무선 전력 전송 시스템을 연구했습니다.

우리는 수신 및 송신 코일의 공진 주파수와 기타 매개변수를 조정함으로써 중간 거리(수십 센티미터~미터)에 걸쳐 높은 효율로 전기 에너지를 전송할 수 있는 기술에 대해 이야기하고 있습니다.

심장 전문의들은 이전에도 피부를 통과하는 전선(감염의 관문이자 합병증 위험을 증가시키는 요인)을 없애기 위해 심장 펌프 이식을 위한 유도 전력 공급 시스템을 실험해 왔습니다. 그러나 무선 전동 칫솔에 사용되는 것과 같은 간단한 기술은 의사들을 실망시켰습니다. 전달 범위가 몇 밀리미터에 불과했고, 불필요한 조직 가열이라는 부작용이 나타났습니다.

원 안에 기계 심장이 있고, 배경에는 무선 전류 전송 체인 전체가 보입니다(워싱턴 대학교 사진).

스미스의 시스템은 이러한 단점을 극복합니다. 두 쌍의 코일로 구성됩니다. 첫 번째 코일(위 사진 오른쪽)은 전력망에 연결되어 두 번째 코일(가운데)로 에너지를 전달하는데, 이론적으로는 환자의 옷에 부착할 수 있습니다.

이 두 번째 코일은 사용자가 착용한 완충 배터리(자율성 연장에 필요)를 충전하고, 또 다른 더 작은 송신 코일에 전류를 공급합니다. 이 송신 코일은 이미 인체 내에 위치하여 인공 심장과 내부 완충 배터리에 연결된 매우 작은(직경 4.3cm) 수신 코일(사진 왼쪽)로 에너지를 전송하고 있습니다.

지금까지 실험실에서 이 장치를 테스트했습니다. 코일을 테이블 위에 놓고, 코일에 연결된 VAD 장치를 액체가 담긴 머그컵에서 작동시켰습니다. 워싱턴 대학교 보도자료에 따르면, 전력은 약 80%의 효율로 안정적으로 전달되었습니다.

이 프로젝트의 저자들은 앞으로 다음 그림을 볼 수 있을 것입니다. 환자의 거실이나 작업실, 벽, 천장, 침대 아래, 의자 안에 여러 개의 송신 코일을 설치해야 합니다. 이 코일은 심장 이식 환자에게 거의 연속적인 배터리 충전 기능을 제공해야 합니다. 충전을 위해 소켓에 연결할 필요가 없습니다.

특별히 갖춰진 방에서 인공 심장이나 심실 보조 장치를 장착한 환자는 기존 시스템보다 더 자유롭게 생활하고 일할 수 있었습니다. 기존 시스템에서는 이식 장치의 기능이 정기적으로 전원에 연결해야 하는 배터리에만 전적으로 의존했습니다(피츠버그 대학교 의료 센터의 프라모드 본데 그림).

동시에, 내장 배터리는 환자가 최대 2시간 동안 급식 코일 구역 밖에서 조끼 없이 안전하게 지낼 수 있도록 해야 합니다. 이를 통해 환자는 예를 들어 목욕을 할 수 있습니다.

과학자들은 인공 내장 기관 발전을 위한 미국 학회(ASAIO)의 연례 학술대회에서 이 시스템의 첫 번째 테스트 결과를 발표했고, 인공 심장 분야에서 가장 유망한 연구에 대한 상을 받았습니다.

프로토타입 개발자의 다음 단계는 실험 동물에 이식된 인공 심장에 무선 전원 공급을 테스트하는 것입니다.

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