科学家利用呼吸能量驱动心脏起搏器

最近，中国科学院北京纳米能源与系统研究所的王忠林院士和周莉副教授带领一个研究小组在开发用于植入式医疗设备的长期能源系统方面取得了进展。研究结果发表在最新一期的《先进材料》上。

心脏起搏器等植入式医疗设备极大地改善了患者的症状和生活质量，具有重大的社会和经济价值。然而，植入式医疗设备仍然面临许多问题，首先是长期能源供应。目前，植入式设备主要依靠电池供电，工作寿命有限。一旦电池耗尽，病人将不得不再次面临巨大的手术风险和经济负担。

为了应对这一挑战，郑强博士、博士生史伯静和助理研究员范凤如共同开发了一种可植入自驱动能源系统，该系统包括两部分:一个可植入摩擦纳米发电机和一个能量转换存储装置。摩擦纳米发电机的尺寸仅为12毫米×12毫米×0.7毫米，开路电压和短路电流分别达到12v和0.25微安培，峰值功率密度可达8.44毫瓦/平方米。

研究小组将自动驱动能量系统植入老鼠体内，成功收集并转换老鼠多种呼吸运动部位产生的能量，以电能的形式储存起来，并能够驱动外部起搏器原型工作，产生与医用起搏器相同的电脉冲。根据理论计算，植入式摩擦纳米发生器收集的能量可以成功地驱动心脏起搏器每5次呼吸工作一次。如果在人体内使用，起搏器只能通过呼吸持续驱动，使其正常工作。

基于生物体自身能量体内转换的能量供应系统将大大改善现有电池能量供应的缺点，并延长植入式医疗装置的使用寿命。随着植入式自驱动能量系统的进一步优化和完善，未来有望真正实现“无止境的生命和持续的能量供应”，给广大危重患者带来福音。