米国の科学者がワイヤレス心臓をテスト

新発明の発明者らによれば、人工心臓や補助血液ポンプを装着した患者は、この新システムの助けにより、これまでよりも大きな動きの自由度を得ることができるようになるという。

ワシントン大学とピッツバーグ大学医療センター（UPMC）の研究者らは、市販の心室補助装置（VAD）と組み合わせたワイヤレス電力システムをテストした。

「自由範囲共鳴電気エネルギー供給（FREE-D）」と呼ばれるこのプロジェクトは、インテル社からワシントン大学に移ったジョシュア・スミス氏が主導している。スミス氏はインテル社で数年間、無線電力伝送システムに取り組んでいた。

ここで話題になっているのは、受信コイルと送信コイルの共振周波数やその他のパラメータを調整することで、中距離（数十センチメートル～メートル）に電気エネルギーを高効率で送信することを可能にする技術です。

心臓専門医は以前、心臓ポンプインプラント用の誘導電源システムの実験を行ってきました。皮膚を貫通するワイヤー（感染の入り口となり、合併症のリスクを高める）を排除したいと考えていたからです。しかし、コードレス電動歯ブラシに使用されているような単純な技術は医師たちの期待を裏切りました。伝送距離が数ミリメートルしかなく、不要な組織加熱という副作用が現れたのです。

機械の心臓が円の中にあり、背景にはワイヤレス電流伝送チェーン全体があります (写真: ワシントン大学)。

スミス氏のシステムはこれらの欠点を克服しています。このシステムは2組のコイルで構成されています。1組目のコイル（上の写真の右側）は電力網に接続され、2組目のコイル（中央）にエネルギーを送ります。理論上、2組目のコイルは患者の衣服の上に配置できます。

この2つ目のコイルは、人が装着するバッファバッテリー（自律走行能力の延長に必要）を充電するとともに、もう一つの小型送信コイルにも電流を供給します。この送信コイルは既に、人体内に設置され、人工心臓と内蔵バッファバッテリーに接続された非常に小型（直径わずか4.3cm）の受信コイル（写真左）にエネルギーを送信しています。

これまでに、この装置は実験室環境でテストされています。コイルはテーブルの上に置かれ、それに接続されたVAD装置はマグカップに入った液体の中で動作しました。ワシントン大学のプレスリリースによると、電力は約80%の効率で確実に伝送されました。

プロジェクトの著者らは将来、次のような構想を描いています。患者の居室または作業室の壁、天井、ベッドの下、椅子の中など、複数の送信コイルを設置する予定です。これらのコイルは、心臓インプラントを装着した患者にほぼ継続的なバッテリー充電を提供します。充電のためにコンセントに接続する必要もありません。

特別に装備された部屋では、人工心臓または補助心室デバイスを装着した患者は、インプラントの機能が定期的に電源に接続する必要があるバッテリーに完全に依存している従来のシステムよりも、より自由に生活し、働くことができます (ピッツバーグ大学医療センターの Pramod Bonde によるイラスト)。

同時に、内蔵バッテリーの性能により、患者は給電コイルのエリア外に最大2時間、ベストなしで安全に滞在できる必要があります。これにより、例えば入浴などが可能になります。

科学者たちは、米国人工臓器開発協会（ASAIO）の年次会議でこのシステムの最初のテストの結果を発表し、人工心臓の分野で最も有望な研究に対して賞を受賞した。

プロトタイプの作者たちの次のステップは、実験動物に埋め込まれた人工心臓へのワイヤレス電力供給をテストすることです。

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