醫療設備電池技術的發展

第一個植入式心臟起搏器應用,自1960年以來,各種各樣的有源植入式醫療器械的電池已經廣泛應用于各種疾病的診斷和治療,如植入式心臟起搏器和除顫器,各種神經刺激器(包括腦起搏器、脊髓刺激器、迷走神經刺激器,骶神經刺激器和膈神經刺激器,等等),藥物泵、心電記錄儀等。植入式心臟起搏器,例如,現在世界上每年有超過500000心臟起搏器植入人體[2],活躍設備植入人體使用很長一段時間,的一個關鍵組件是動力鋰電池,由于特殊的植入應用條件下,電池要滿足幾個重要的植入式醫療設備要求:安全性和可靠性高,壽命長穩定、高能量密度等。本文重要介紹了用于主動植入式醫療裝置的電池的發展歷史。

上世紀70年代初，鋰離子電池被開發出來，Greatbatch在1970年創辦了Greatbatch公司，專注于研究用于主動植入設備的電池，他認為電池是起搏器中最重要的部分，也是一個要進一步研究的問題。Greatbatch公司獲得了鋰碘電池技術的專利許可，進行了進一步的技術優化，申請了多項相關專利，并將其應用于心臟起搏器。1972年，第一個鋰離子電池供電的心臟起搏器被植入人體，使用鋰碘(Li/I2)電池。鋰離子電池的使用是主動植入電池的一個里程碑，它解決了電池的可靠性和長壽命的問題。在接下來的幾年里，鋰離子電池迅速取代了氧化汞等各種電池，現在幾乎所有的植入式醫療裝置都使用鋰離子電池作為動力源。碘事實上直到現在鋰離子電池仍然是一個低功耗的起搏器應用最廣泛的電池,除了碘的鋰離子電池,和其他各種鋰離子電池陰極材料是應用程序開發的,包括李/Ag2CrO4(鋰/鉻酸銀),李/SOCl2電池(鋰/亞硫酰氯電池,李/CuS(鋰/硫化銅),李/匯總電池(鋰/二氧化錳電池,李/CFx電池(鋰/碳氟化),鋰/SVO/氧化銀釩(鋰離子電池)等

電池在主動植入式醫療裝置中的應用前景

主動植入式醫療裝置的快速發展必將推動植入式電池技術的不斷進步。一方面，鋰離子電池的應用將會有更新的技術，將會在各個方面不斷提高其綜合性能。另一方面也不斷電池解決方法新材料,如美國2013年圣裘德醫療公司無電極起搏器NanostimCE的許可,其大小只Φ41.4毫米x6毫米,是傳統起搏器的十分之一,生活是與傳統起搏器,它使用一次性電池,專利提到Nanostim公司開發這個起搏器電池BetaBatt公司開發DECTM[24],電池中含有放射性元素氚。從活性植入醫療設備進一步小型化的需求來看，放射性核燃料動力電池有可能重新進入市場。和微生物燃料動力電池的研究也有很多報道,麻省理工學院等發明植入式葡萄糖燃料動力電池[25],采用硅和鉑金材料,通過一個標準的半導體制造過程中,植入人體使用,使用鉑作為催化劑,電子分解葡萄糖分子來出現電能,可以出現3.4mW/cm2平均功率和峰值功率180mW/cm2,電池可能給主動植入電源帶來革命性的變化。可應用于主動植入式醫療裝置的電池研究是令人激動和值得期待的。