نبض حیات در باتری های هسته ای در قرن حاضر، حدود 40درصد از مرگ انسان ها، مربوط به بیماری های قلبی عروقی است. آمار بالای مبتلایان به این بیماری باعث شده هر ساله بیش از 250هزاران ضربان ساز قلب دائمی کاشته شود و در واقع ضربان سازها به یک ابزار درمانی تبدیل شده اند؛ اما با مشاهده رشد روز افزون استفاده از ضربان سازها، پایین آمدن سن بیماران نیازمند به ضربان ساز و کوتاه بودن عمر باتری های متداول که بین 5تا 10سال است می توان به لزوم پرداختن به این موضوع پی برد. در این وسیله نیاز به داشتن منبع توانی با چگالی انرژی بالا که برای مدت طولانی ولتاژ و جریان پایداری داشته باشد و در ضمن حجم کمی را نیز اشغال کند، ضروری است.
در این خصوص پژوهشگران دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی و مدل سازی نوعی باتری هسته ای قلب با عمر طولانی شده اند که به دلیل طول عمری در حدود 50سال ، عدم نیاز به جراحی های مجدد و تعویض باتری ازمزایای ویژه ای برخوردار است ؛ همچنین پایداری ولتاژ و توان این باتری ها امکان استفاده ایمن و مطمئن از آن را در هر گونه شرایط محیطی فراهم می آورد.
ضربان سازهای مصنوعی قلب ، سیستم های الکترونیکی ای هستند که سعی در جبران نارسایی های قلبی دارند و عملکرد ذاتی قلب را تقلید می کنند. در واقع وقتی قلب عملکرد طبیعی خود را از دست می دهد یا دامنه پتانسیل های تحریک عضلات قلبی ضعیف می شود، این وسیله به طور خودکار به تقویت سیستم الکتریکی ذاتی قلب و کنترل نرخ ضربانات پرداخته یا در مواردی با جایگزین شدن ، ضربان قلب نامنظم یا کند را تنظیم می کند.
پیس میکر یا همان باتری قلب در واقع می تواند کندی ضربان قلب را تشخیص دهد و با فرستادن جریان الکتریکی ، یک ضربان طبیعی و منظم را برقرار کند. این دستگاه از قطعات کوچک رایانه ای و یک باتری کوچک ولی با طول عمر طولانی تشکیل شده است و در قسمت فوقانی سینه یا شکم در زیر پوست تعبیه می شود. جریان الکتریکی که به وسیله باتری تولید شده است از طریق سیم های مخصوصی که به آن لید گفته می شود و در قلب قرار می گیرند به عضله قلب هدایت می شود. این سیم ها همچنین به باتری کمک می کنند تا از چگونگی ضربان قلب آگاه شود و بتواند در موقع نیاز، جریان الکتریکی لازم را بفرستد.
اگر ضربان قلب شما به حدی کند باشد که منجر به سرگیجه ، خستگی ، غش ، تنگی نفس یا از دست رفتن هوشیاری شود ممکن است به باتری قلب نیاز داشته باشید. در مواردی ، کندی های بدون علامت هم نیاز به باتری دارند؛ چراکه در بسیاری از موارد به شما کمک می کند تا یک ضربان قلب طبیعی داشته باشید.
ضربان ساز قلب می تواند ریتم قلب را تشخیص دهد و براساس آن و همچنین براساس آنچه به وسیله پزشک برنامه ریزی شده است می تواند در زمان لازم با فرستادن موج الکتریکی به قلب ریتم طبیعی آن را حفظ کند. بیشتر آنها همچنین می توانند فعالیت بیمار مانند از پله بالا رفتن یا ورزش کردن را تشخیص دهند و ضربان قلب را براساس میزان فعالیت ، تند یا کند کنند. به طور معمول ، عمر یک باتری قلب بین 5 تا 10سال است که این میزان وابسته به نوع باتری ، چگونگی عملکرد آن ، شرایط طبی بیمار و دیگر عوامل است ؛ البته باتری ناگهان از کار کردن نخواهد ایستاد و معمولا طی یک دوره چندین ماهه ، عمر آن به پایان خواهد رسید و همیشه پیش از اتمام عمر آن زمان کافی برای تعویض وجود دارد. پزشکان در هر ویزیت ، طول عمر باتری را چک خواهند کرد. زمانی که انرژی پیس میکر نزدیک به پایان باشد باید با یک پیس میکر جدید عوض شود، بنابراین یک عمل کوچک دیگر باید انجام شود که در این عمل تنها باتری که در زیر پوست تعبیه شده عوض می شود و سیم ها به طور دائم باقی می مانند. فراموش نکنیم که باتری قلب ، بیماری قلبی را درمان نمی کند. علت ضربان قلب کند یا نامنظم را رفع نمی کند، ولی می تواند برای سال های متمادی ضربان قلب را به طور طبیعی حفظ کند که در نتیجه به طور قابل توجهی کیفیت زندگی را در افراد مبتلا به آریتمی قلب بالا می برد.

حفظ آهنگ قلب
پیشرفت فناوری در طراحی مدارات الکترونیکی ، منجر به توسعه ضربان سازها از جنبه های مختلفی همچون ابعاد و فشردگی مدارات ، قابلیت برنامه ریزی و کنترل از راه دور و عملکرد هوشمندانه آنها در تشخیص و انتخاب نوع درمان شده است . در حال حاضر به گفته بسیاری از دانشمندان این حیطه ، مهم ترین پیشرفت در طراحی ضربان سازهای مصنوعی مربوط به توسعه و طراحی باتری مناسب برای آنهاست.
به گفته معصومه محمدیان ، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هسته ای (پرتو پزشکی) دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح ساخت ضربان سازهای قلب ، باتری های هسته ای اولیه به دلیل عمر کوتاه ، نیاز به حفاظ برای جلوگیری از پرتوگیری بیمار و قطعات الکترونیک و ابعاد، در رقابت با باتری های لیتیومی منسوخ شدند.
این در حالی است که باتری طراحی شده در این طرح ، به دلیل نیمه عمر بالای رادیوایزوتوپ به کار رفته و انرژی پایین ذرات گسیل شده از آن ، بدون نیاز به حفاظ قابل کاشت در بدن است ؛ همچنین به علت چگالی انرژی قابل ملاحظه منابع رادیواکتیو در مقابل منابع توان رایج کنونی همچون سلول های لیتیومی ، ابعاد و وزن قطعه نهایی بسیار کمتر خواهد بود. از مزایای استفاده از این باتری به دلیل طول عمری در حدود 50سال ، عدم نیاز به جراحی های مجدد و تعویض باتری است. همچنین پایداری ولتاژ و توان این باتری ها امکان استفاده ایمن و مطمئن از آنها در هر گونه شرایط محیطی را فراهم می سازد.
محمدیان با بیان این که نیمه هادی و رادیوایزوتوپ انتخاب شده در این طراحی ، همچنین ساختار هندسی مدلسازی و بهینه شده آن موجب بالا رفتن بازده این قطعه می شود، می افزاید: در این نوع ضربان ساز قلبی از ماده رادیواکتیو نیکل 63استفاده شده است که پرتوی بتای حاصل از آن به الکترون تبدیل شده و انرژی مورد نیاز برای ایجاد تحریک لازم را در قلب فراهم می کند.v پس از این که ضربان ساز در بدن بیمار قرار داده شد، پزشک می تواند در صورت نیاز با استفاده از پروگرامر یا برنامه دهنده ، آن را از خارج از بدن تنظیم کند. پروگرامر درواقع یک رایانه ویژه است که فرامین لازم را از روی پوست به ضربان ساز منتقل کند. پروگرامر همچنین می تواند اطلاعات موجود در ضربان ساز درباره قلب بیمار را در اختیار پزشک قرار دهد. در ضربان سازهای مدرن با استفاده از سنسورهای مختلف و میکروپروسسورها، امکان برنامه ریزی سیستم به وسیله پزشک معالج و تنظیم سیگنال های قلبی متناسب با فعالیت های بیمار وجود دارد.

افزایش طول عمر باتری ها
طول عمر باتری های متداول یک ضربان ساز بین 5 تا 10سال است که این میزان به نوع باتری ، چگونگی عملکرد آن ، شرایط طبی بیمار و دیگر عوامل وابسته است . جالب این که نخستین ضربان ساز 50سال پیش با عمر کمتر از یک سال به اندازه یک ساعت رومیزی بود، امروزه ضربان سازها بسیار کوچک تر شده اند و می توانند تا 3حفره قلب را تحریک کنند. ساده ترین انواع ضربان ساز را ضربان ساز تک حفره ای می نامند چراکه آنها با سیم به یک حفره قلب (که معمولا بطن راست است) متصل می شوند. ضربان سازهای دوحفره ای دو سیم دارند که معمولا یکی در دهلیز راست و دیگری در بطن راست قرار می گیرد. در این نوع ضربان ساز، ضربان بطن راست و چپ به شکل همزمان است و در بیمارانی که مبتلا به نارسایی شدید قلبی هستند این نوع پیس میکر می تواند منجر به افزایش کارایی قلب شود. هر کدام از این ضربان سازها می توانند سرعت ضربان قلب را با توجه به نیاز بیمار تغییر دهند، به این صورت که در زمان فعالیت بیمار، ضربان ساز ضربان قلب را تندتر و هنگام استراحت آن را کندتر می کند.