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科学家发明新技术心脏起搏器 用心跳发电驱动

发布时间:2018-07-18 

       心脏起搏器的工作原理是通过电脉冲来让使用者的心脏保持拥有稳定的节拍,但是由于受到目前技术的限制,心脏起搏器的电池电量会随着时间的推移变得越来越弱,而病人最终又不得不再次面对一次手术来更换电池才能继续维持生命。不过现在心脏起搏器作为一种非常精密又微小的设备,已经可以通过一种全新能量捕获技术来在某些情况下解决这一电力供应问题。
       来自美国伊利诺伊州Champaign大学的研究人员已经实现了可以通过人体内器官的运动来汲取能量的方法,并可取代当前起搏器等医疗设备中所依赖的难以更换的电池。
       研究人员表示这种新技术将采用压电材料支撑,包括了可以直接连接到动物心脏(牛、羊、猪等)的弹性带,可以为原先需要电池的医疗器械供电,以避免电池技术缺陷所造成的意外。将搭载新技术的心脏起搏器通过手术嵌入到用户的心脏上,继续通过电脉冲让心脏保持有节奏的滴答声,并且还将心率监视器和其它相关的医疗设备嵌入到人体中。
       当然,该团队并不是第一个尝试这种方法的研究组织,但是他们却采用了一种不同的方法。在本周二出版的《美国国家科学院院刊》里的论文中研究人员提到他们采用了柔性带、以及锆钛酸铅(lead zirconate titanate)所制成的压电体,能够产生多出3到5倍的电流。此外,封装技术可以保护其不被人体免疫系统所破坏,并且通过了2000万次的保持弯曲弹性的测试。柔性条也比一般偏硬的电子设备更适合实际应用。
      “心率监测仪、心脏起搏器、除颤器、神经机器等等,它们都需要电池进行供电。而通过自体收集电力的方式,有着相当大的吸引力,并且将会成为未来生物医学的必备设备类型。”研究人员表示。“在这里,我们还展示了一套完整灵活的集成系统,能够收集来自心脏隔膜和肺部收缩和放松等自然运动的能量。”
       压电材料目前已经被广泛的应用到了各个领域,从传感器到小喇叭,都能够看到它的身影。压电材料具有在压缩时可以产生电压,或者可以加载电压的特性使用起来非常方便。这意味着压电设备可以被当作物理传感器使用,因为它们可以把压力转换成可以测量的电信号。
       这种技术在人体之外同样可以正常工作。而这将非常有可能被用于可穿戴设备领域。尽管通过人类运动产生的机械能更有可能转化为其它能量而非设备所使用的电能。
       而如何捕获这些能量也是相关研究人员需要深入研究的问题,而这些能量最终都可能被应用到传感器或其它小型电子设备上。而通过诸如热能、冲击波、震动和化学反应等方式同样可以成为能量来源。
       而最近来自荷兰的Holst研究中心实验室的研究项目则是另外一个很好的例子。该实验室正在研究通过采集汽车在发动后从轮胎压力传感器中获得的能量通过无线网络传输到汽车的控制台,来实现对中控装置的供电。

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