Источники питания ЭКС

Начиная с 1958 года среди батарей для ЭКС предпочтение отдавалось оксидным элементам. Недостатками этих элементов были саморазряд и газообразование, и все же они обеспечивали электрокардиостимуляцию. В 1972 году был имплантирован первый электрокардиостимулятор с литиевым источником питания. В последние годы в электрокардиостимуляторах было использовано множество различных литиевых химических систем, в частности, Li/SOCl₂, Li/Ag₂Cr0₄, Li/CuS, Li/I₂-поливинилпиридин (ПВП). Значительно реже применялись батареи на литий/иодных солях с использованием серебра, ртути и цинка Li/LiI(Al₂)₃)/PbI₂, PbS, Pb. В современных ЭКС в основном используется батарея Li/I₂-ПВП.

По большинству показателей литий/йодные источники питания превосходят все остальные. Хотя их недостатком может являться большая сложность изготовления.

Длительность непрерывной работы литий/йодных батарей составляет 7 – 12 лет, при напряжении на выходе равном V=2,8 В. и емкости – 3000 мА/час.

Длительность работы ртутно-цинковых батарей не превышает 2-2,5 года при напряжении на выходе V=1,35 В. и емкости = 1130 мА/час.

Разработка и конструирование имплантируемых батарей сопряжено с рядом требований. Непременные требования надежности и безопасности диктуют необходимость строгого учета совместимости материалов. Например, для обеспечения долговечности имплантируемых устройств необходимо использование устойчивого к коррозии стекла в жидких системах органических электролитов. В настоящее время почти во всех электрокардиостимуляторах используется система литий/йод – ПВП, причем распространены две разновидности. Первая использует катод в котором йод и поливинилпиридин вступают в термическую реакцию с образованием пастообразного катодного материала, который заливается в батарею в расплавленном состоянии, и при охлаждении затвердевает. Анод покрыт чистым поливинилпиридин (ПВП).

Во второй разновидности элемента используется катод, выполненный из смешанных частиц йода и ПВП, которым придается нужная форма без термической обработки. Этот материал остается твердым на протяжении всего срока службы элемента. Анод плоский, для стимуляции образования тока была разработана технология двуанодного элемента с гранулированным катодом.

Элементы типа литий/йод-ПВП могут быть выполнены в самых разнообразных формах и размерах — прямоугольных, полукруглых, асимметричных. Элементы имеют толщину 5 мм, что дает возможность сделать номинальную толщину электрокардиостимуляторов в 6 мм.

На протяжении почти 16 лет проводилось тестирование в реальном масштабе времени, что позволило тщательно изучить вопросы, касающиеся саморазряда, надежности и уровня напряжения, при котором целесообразна замена элемента, что обеспечило разработку и производство электрокардиостимуляторов с предсказуемыми характеристиками.

Доминирующим источником питания для имплантируемых электрокардиостимуляторов в обозримом будущем останется батарея типа литий/йод-ПВП. Вместе с тем, в электрокардиостимуляторах и дефибрилляторах находит применение новая технология, основанная на химической системе литий/органический электролит/серебро оксид ванадия(LiSVO).

В настоящее время разработаны и прошли клинические испытания источники тока, основанные на принципе радиоизотопного распада. Электрический ток получается в результате распада очищенного изотопа плутония – 238 или прометия – 135. Длительность непрерывного функционирования такой батареи достигает от 25 лет до 90 лет. С целью безопасности и надежности капсулу с изотопом помещают в цилиндр из особо прочных составов. Радиационная защита достаточно проста, т.к. это излучение поглощается обычным парафином. Сплав выдерживает t=2500ºС, т.е. температуру крупного пожара. Этот цилиндр выдерживает по прочности наезд танка. Использование таких источников оправдано для имплантации стимулятора молодым людям или детям. Следовательно, им потребуется только 1 или 2 операции в течение всей жизни для замены источника питания.

В будущем прогресс в технологии батарей приведет к разработке новых конструкций с элементами меньших размеров и более разнообразными формами и размерами для широкого использования. Усовершенствованная энергосберегающая электроника наряду со снижением внутреннего саморазряда будут способствовать миниатюризации и увеличению продолжительности срока службы имплантируемых электрокардиостимуляторов.