摩擦纳米发电机首次利用呼吸驱动心脏起搏器

植入式医疗设备，如心脏起搏器，在当今临床医学领域占据重要地位。它极大地改善了患者的症状和生活质量，具有重要的社会和经济价值。植入式医疗器械作为医疗器械的一个新的发展方向，还有许多问题需要解决。

首先是长期能源供应问题。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。因此，开发一种长期的体内能量供应系统对于植入式医疗器械的开发具有重要意义。

最近，由中国科学院北京纳米能源与系统研究所王忠林院士和周莉副教授领导的研究团队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。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式自动驾驶能源系统。

该系统包括两部分:植入式纳米摩擦发生器和能量转换存储装置，可收集呼吸产生的能量驱动心脏起搏器，成为持续供电的“电池”。

摩擦纳米发生器的尺寸仅为12毫米×12毫米×0.7毫米，与钉盖的尺寸相同。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供能系统将大大改善现有电池的供能状况，延长植入式医疗器械的使用寿命，在植入式医疗器械领域具有广阔的应用前景。随着植入式自驱动能量系统的进一步优化和完善，预计在未来将真正实现“无止境的生命，无止境的能量供应”，给广大危重患者带来福音。