研究人員開(kāi)發(fā)出一種微型裝置，可以集成到心臟起搏器中，從心臟中獲取能量，從而消除對(duì)電池的需求。

當(dāng)移植到人體內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備沒(méi)有笨重的電池來(lái)衡量它們或使它們對(duì)用戶不友好時(shí)，這是有幫助的。這就是為什么研究人員正在尋找可用于為這些設(shè)備供電的自然能源。

來(lái)自達(dá)特茅斯Thayer工程學(xué)院和UT健康圣安東尼奧的合作者團(tuán)隊(duì)是最新推出技術(shù)用于此目的的一項(xiàng)技術(shù)，它開(kāi)發(fā)了一種可以將心臟的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的硬幣發(fā)明，林說(shuō)董，達(dá)特茅斯研究員，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目。

“能量收集設(shè)備可以利用來(lái)自心臟的能量轉(zhuǎn)換成電能，這將用于為可植入的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備充電，例如心臟起搏器，”她告訴設(shè)計(jì)新聞。

預(yù)算電路設(shè)計(jì)

在這個(gè)為期一周的課程中，我們將看到兩個(gè)低成本但功能豐富的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)程序：CircuitStudio和KiCad。

避免額外的手術(shù)

實(shí)際上，數(shù)百萬(wàn)人依賴于起搏器，除顫器和由電池供電的植入式設(shè)備，這些設(shè)備需要昂貴且可能引發(fā)疾病的手術(shù)，每5到10年更換一次。研究人員表示，達(dá)特茅斯團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的設(shè)備可以幫助那些使用這些類型設(shè)備的人避免手術(shù)及其帶來(lái)的任何并發(fā)癥。

具體而言，該裝置應(yīng)該集成到起搏器中，向裝置添加材料，使得附著在心臟上的引線的動(dòng)能可以轉(zhuǎn)換成電能。添加的材料是一種薄的聚合物壓電PVDF，當(dāng)設(shè)計(jì)有多孔結(jié)構(gòu)時(shí)-甚至可以將小的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電。

轉(zhuǎn)換動(dòng)能

“[設(shè)計(jì)]采用由壓電材料制成的雙懸臂結(jié)構(gòu)薄膜，有效地將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，”ZiChen教授告訴“設(shè)計(jì)新聞”。“心臟的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致起搏器導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致薄膜變形，然后通過(guò)壓電材料-多孔PVDF-TrFE薄膜將其轉(zhuǎn)換成電能。”

他說(shuō)，這種能量收集設(shè)備具有生物相容性，并且與現(xiàn)有起搏器引線的植入方法兼容。Zi說(shuō)，它也不需要額外的手術(shù)，對(duì)患者來(lái)說(shuō)是安全的。

增加了好處

研究人員表示，該技術(shù)的另一個(gè)好處是，收集能量的相同模塊可能被用作傳感器，以便能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)患者的數(shù)據(jù)。該團(tuán)隊(duì)在“高級(jí)材料技術(shù)”雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。

他們說(shuō)，研究人員已經(jīng)在動(dòng)物身上測(cè)試了這種裝置并取得了成功。他們擁有為期五年的美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)資助，直到2021年才開(kāi)始使用該設(shè)備，旨在完成臨床前流程并獲得人體臨床試驗(yàn)和最終商業(yè)化的監(jiān)管批準(zhǔn)。

“接下來(lái)，在與人類進(jìn)行臨床研究之前，將進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)物研究，該項(xiàng)目的首席研究員達(dá)特茅斯教授JohnXJZhang解釋說(shuō)。“例如，允許動(dòng)物在數(shù)周內(nèi)進(jìn)行正常的身體活動(dòng)，以了解日常生活對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性和能量?jī)?chǔ)存的影響。”

“剩下的兩年NIH資金的結(jié)果將完成所有的臨床前測(cè)試并為人體試驗(yàn)鋪平道路，”他補(bǔ)充說(shuō)。

ElizabethMontalbano是一位自由撰稿人，撰寫(xiě)了20多年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市作為專業(yè)記者生活和工作。在空閑時(shí)間，她喜歡沖浪，旅游，音樂(lè)，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個(gè)村莊。