科學(xué)家新技術(shù)心臟起搏器 用心跳發(fā)電驅(qū)動(dòng)

心臟起搏器的工作原理是通過電脈沖來讓使用者的心臟保持擁有穩(wěn)定的節(jié)拍，但是由于受到目前技術(shù)的限制，心臟起搏器的電池電量會(huì)隨著時(shí)間的推移變得越來越弱，而病人最終又不得不再次面對(duì)一次手術(shù)來更換電池才能繼續(xù)維持生命。不過現(xiàn)在心臟起搏器作為一種非常精密又微小的設(shè)備，已經(jīng)可以通過一種全新能量捕獲技術(shù)來在某些情況下解決這一電力供應(yīng)問題。

來自美國伊利諾伊州Champaign大學(xué)的研究人員已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可以通過人體內(nèi)器官的運(yùn)動(dòng)來汲取能量的方法，并可取代當(dāng)前起搏器等醫(yī)療設(shè)備中所依賴的難以更換的電池。

研究人員表示這種新技術(shù)將采用壓電材料支撐，包括了可以直接連接到動(dòng)物心臟(牛、羊、豬等)的彈性帶，可以為原先需要電池的醫(yī)療器械供電，以避免電池技術(shù)缺陷所造成的意外。將搭載新技術(shù)的心臟起搏器通過手術(shù)嵌入到用戶的心臟上，繼續(xù)通過電脈沖讓心臟保持有節(jié)奏的滴答聲，并且還將心率監(jiān)視器和其它相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備嵌入到人體中。

當(dāng)然，該團(tuán)隊(duì)并不是第一個(gè)嘗試這種方法的研究組織，但是他們卻采用了一種不同的方法。在本周二出版的《美國國家科學(xué)院院刊》里的論文中研究人員提到他們采用了柔性帶、以及鋯鈦酸鉛(leadzirconatetitanate)所制成的壓電體，能夠產(chǎn)生多出3到5倍的電流。此外，封裝技術(shù)可以保護(hù)其不被人體免疫系統(tǒng)所破壞，并且通過了2000萬次的保持彎曲彈性的測(cè)試。柔性條也比一般偏硬的電子設(shè)備更適合實(shí)際應(yīng)用。

“心率監(jiān)測(cè)儀、心臟起搏器、除顫器、神經(jīng)機(jī)器等等，它們都需要電池進(jìn)行供電。而通過自體收集電力的方式，有著相當(dāng)大的吸引力，并且將會(huì)成為未來生物醫(yī)學(xué)的必備設(shè)備類型。”研究人員表示。“在這里，我們還展示了一套完整靈活的集成系統(tǒng)，能夠收集來自心臟隔膜和肺部收縮和放松等自然運(yùn)動(dòng)的能量。”

壓電材料目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，從傳感器到小喇叭，都能夠看到它的身影。壓電材料具有在壓縮時(shí)可以產(chǎn)生電壓，或者可以加載電壓的特性使用起來非常方便。這意味著壓電設(shè)備可以被當(dāng)作物理傳感器使用，因?yàn)樗鼈兛梢园褖毫D(zhuǎn)換成可以測(cè)量的電信號(hào)。

這種技術(shù)在人體之外同樣可以正常工作。而這將非常有可能被用于可穿戴設(shè)備領(lǐng)域。盡管通過人類運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能更有可能轉(zhuǎn)化為其它能量而非設(shè)備所使用的電能。

而如何捕獲這些能量也是相關(guān)研究人員需要深入研究的問題，而這些能量最終都可能被應(yīng)用到傳感器或其它小型電子設(shè)備上。而通過諸如熱能、沖擊波、震動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)等方式同樣可以成為能量來源。

而最近來自荷蘭的Holst研究中心實(shí)驗(yàn)室的研究項(xiàng)目則是另外一個(gè)很好的例子。該實(shí)驗(yàn)室正在研究通過采集汽車在發(fā)動(dòng)后從輪胎壓力傳感器中獲得的能量通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡嚨目刂婆_(tái)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)中控裝置的供電。