世界最小心脏起搏器系统解读

铺天盖地的发这个东西，我们来给它做个详细的剖析💪.

又小又可以降解

需要花钱，感谢zub

看看什么东西，这么屌？

艾玛，这么多人，一个公交车应该放不下。其实工作量非常大（我看论文知识密度比较高）

临时心脏起搏器广泛应用于术后或药物过量引发的短暂性缓慢心律（bradycardia）治疗。传统设备往往依赖电极导线 + 外部供电装置，需要开胸或经血管植入，带来感染、心肌损伤、术后恢复慢等风险，尤其对儿童患者负担更大。 这是背景。

综述

1. 尺寸：1.8 × 3.5 × 1 mm³（比任何现有生物吸收设备小 23 倍）
2. 无需外接导线或电源：利用自身电极作为电池极板，组织液作为电解质
3. 控制方式：通过近红外光照激活硅光晶体管（phototransistor），导通电流并进行心脏电刺激
4. 全部材料（包括导体、封装、晶体管等）几乎都可生物降解

就是一次性的起搏器，很好的想法

通过皮肤照射近红外光激活晶体管，照射后电阻骤降，电池回路导通，释放电脉冲。

采用波分复用（WDM）技术：在两个起搏器上分别集成不同带通滤光片

不同波长的光源控制不同起搏器，实现左右心室、心房-心室之间的时间同步起搏。就这样分开了。

搭配一个皮肤贴附式无线设备，实现：

1. 实时 ECG 信号采集
2. 自动心律分析（如检测 bradycardia）
3. 光控起搏器响应：自动启动起搏
4. BLE 传输，图形界面显示

这个就是主角

结构是这样，起搏器核心就是一个镁–钼（Mg–MoO₃）电池

这个起搏器本身无导线、无外部电源、无控制芯片，完全依赖“自供电 + 光控导通”的硬件结构，体积仅为 1.8 × 3.5 × 1 mm³，比米粒还小。

自供电心内起搏器-nature24.01.13，其实去年也写了一个类似的。

整个“电池”结构不依赖外部供电，而是利用人体组织液为电解质形成“体内原位电池”。

器件中内置一个硅基 NIR 光晶体管，起导通开关作用：

1. 无光时晶体管电阻高达约 1 MΩ，电路断开
2. NIR 照射后电阻降至约 100 Ω，电路闭合 → 放电刺激心脏

就这样

等效电路图

整个器件最终为扁平结构，可以通过 <3 mm 的导管针头注入心肌表层。

起搏器本身无智能控制芯片，智能部分在“贴在皮肤表面的无线控制设备”中：

爽了，就爱看这个

器件设计

工作流程：

1. 采集 ECG（单导联）
2. 算法判断心律失常（如 bradycardia）
3. 触发 NIR LED 发光（经皮激活起搏器）
4. 闭环控制：自主起搏，无需医生干预

为实现多点起搏、双腔或双室起搏，起搏器顶部集成了不同波长选择的光学滤光片（生物可降解 SiNx/SiOx 多层膜）：

整个流程就是这样

这是光照下的起搏反应

这个也是

使用了这个恒流源来驱动LED

这样的

整个选型也是中规中矩，所以科研不难

心率要求低

环境

感觉给我钱和时间也能做出来的感觉

# 实时接收 ECG 数据，假设每秒刷新
ecg_data = receive_ble_stream()  # 512 samples

# 滤波处理
b, a = scipy.signal.butter(N=4, Wn=50, fs=512, btype='low')
filtered = scipy.signal.filtfilt(b, a, ecg_data)

# QRS 检测
peaks, _ = scipy.signal.find_peaks(filtered, distance=100)  # 约每 120ms 一次峰（500 bpm 上限）

# RR 间隔计算
rr_intervals = np.diff(peaks) / 512  # 转换为秒
rr_mean = np.mean(rr_intervals)
valid_rr = [rr for rr in rr_intervals if abs(rr - rr_mean) / rr_mean <= 0.3]

# 心率估计
if len(valid_rr) >= 1:
    hr = 60 / np.mean(valid_rr)
else:
    hr = 0

# 判断是否启动起搏
if hr < 220:
    ble_write_command(rate=240, pulse_width=2)  # 以 240 bpm 起搏，2ms 脉宽

写段起搏代码，不怕死的上

我的评价是：玩具，用不了，但是得承认是个好的起搏器方案。