美國麻省理工學(xué)院和布萊根婦女醫(yī)院的研究人員開發(fā)出一種依靠胃酸驅(qū)動(dòng)的伏打電池，可產(chǎn)生足夠電力供微型傳感器或藥物輸送設(shè)備運(yùn)行。他們?cè)?日出版的《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上撰文稱，這一新型電源更安全廉價(jià)，有望成為目前體內(nèi)傳感器或藥物輸送設(shè)備所用電池的替代品。
醫(yī)生們常用植入式醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行生命體征監(jiān)測(cè)或遞送藥物，這些設(shè)備通常由微型電池驅(qū)動(dòng)，但傳統(tǒng)電池會(huì)自放電，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。為解決這一問題，研究人員開發(fā)出靠胃酸驅(qū)動(dòng)的新型電池。
該電池設(shè)計(jì)靈感源于檸檬電池。檸檬電池只需將鍍鋅螺絲釘和銅片插入檸檬，即可利用檸檬酸中的氫離子產(chǎn)生電流。在新設(shè)計(jì)中，研究人員將鋅和銅制電極放置在微型商用溫度傳感器表面，鋅會(huì)釋放離子到胃液中，利用胃酸驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生足夠的能源驅(qū)動(dòng)傳感器和一個(gè)900兆赫的發(fā)射機(jī)。
研究人員在豬身上進(jìn)行的試驗(yàn)顯示，傳感器平均要用6天才會(huì)通過豬的消化系統(tǒng)。在胃部時(shí)，電池可提供足夠的能量驅(qū)動(dòng)傳感器，并每隔12秒發(fā)射一次無線信號(hào)，將數(shù)據(jù)傳送至2米外的基站;一旦設(shè)備進(jìn)入小腸，電池提供的能量會(huì)大幅減少，但仍可在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)設(shè)備并傳遞信息，只不過傳遞頻率會(huì)降低。
目前，該設(shè)備原型是一個(gè)直徑12毫米、高40毫米的圓柱體。研究人員認(rèn)為，通過定制集成電路，將能量采集器、發(fā)射機(jī)和微型處理器集成，可使設(shè)備體積縮小三分之二。一旦小型化成功，他們將開發(fā)其他類型的傳感器和應(yīng)用程序。
研究人員還指出，對(duì)于植入式醫(yī)療設(shè)備來說，能源的管理、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和利用始終是挑戰(zhàn)。新研究提供了新思路，使他們意識(shí)到可利用人體自身資源開發(fā)出完全自我維持的系統(tǒng)。將來人們或僅靠一個(gè)自供電的“藥丸”就可進(jìn)行持續(xù)數(shù)周的生命體征監(jiān)測(cè)，相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)傳送到自己的手機(jī)上。
此外，新設(shè)備還可用于遞送藥物。研究人員靠此設(shè)備成功釋放了封裝在金薄膜中的藥物。
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