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中国科学家新发明,心脏摇身一变,竟成充电宝?植入式心能量收集技术带来医疗革命曙光

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皇冠手机app下载 中国科学家在生物医学与能源交叉领域取得重大突破,成功研发出一种基于心脏跳动的植入式能量收集装置,该装置能像“微型充电宝”一样,将心脏运动产生的机械能高效转化为电能,为植入式医疗设备(如心脏起搏器、除颤器等)提供持续稳定的能量供应,这一成果不仅有望彻底解决传统植入设备依赖电池更换的难题,更标志着“自驱动医疗”时代迈出了关键一步,相关论文已发表于国际顶级期刊《科学·进展》。

“充电宝”的灵感:从“能量浪费”到“资源回收”

皇冠账号注册 心脏是人体最“勤劳”的器官,一生跳动超30亿次,产生的机械能功率约1-2瓦,其中大部分以热量形式散失,相当于一部手机充电时的能耗,传统植入式医疗设备(如心脏起搏器)依赖锂电池供电,寿命通常为5-10年,需通过手术更换,不仅增加患者痛苦,还存在感染、设备移位等风险。

“如果能‘回收’心脏自身的能量,不就能实现‘永不断电’吗?”这项发明的核心灵感,正是源于对心脏能量“浪费”的思考,由中国科学院上海微系统与信息技术研究所、复旦大学附属中山医院等多家机构组成的联合团队,历时5年攻关,研发出这款基于压电与摩擦纳米发电技术的复合能量收集器。 万利开户官网

如何工作?像“叶子捕光”一样“捕心能”

该装置仅指甲盖大小,厚度不足0.1毫米,由柔性生物兼容材料制成,可安全贴合在心脏表面或植入心包腔内,其核心是两层特殊薄膜:一层压电材料,能将心脏收缩时的压力直接转化为电能;一层摩擦纳米发电材料,通过心脏跳动时薄膜间的接触分离产生电荷。 皇冠开户

“就像太阳能电池板捕光,我们的装置‘捕心’。”论文通讯作者、中科院研究员李伟介绍,心脏每跳动一次,装置就能收集约0.5微焦的能量,虽然功率微小,但通过储能电路的整合与优化,足以支撑低功耗医疗设备(如起搏器)的日常运行,实验显示,在大型动物实验中,该装置已成功为模拟起搏器供电超过6个月,且能量转换效率达40%,远超同类技术。

革命性意义:从“被动治疗”到“主动续航”

这项技术的突破,将深刻改变植入式医疗设备的格局。

  • 免除手术之苦:患者无需再为电池耗尽而接受二次手术,尤其适合老年、心功能不全等高风险人群。
  • 延长设备寿命:理论上,只要心脏正常跳动,装置就能持续供电,实现“终身使用”。
  • 推动微型化发展:摆脱电池体积限制,未来可研发更小型、更智能的植入设备(如连续监测心衰的传感器)。
  • 绿色医疗探索:为人体其他运动部位(如关节、肌肉)的能量回收提供范例,助力“零碳医疗”发展。

安全与未来:从“实验室”到“病床边”仍需跨越

尽管成果令人振奋,但团队坦言,距离临床应用还需解决挑战:一是长期生物相容性验证,确保装置在体内不引发炎症或排异;二是能量收集效率的进一步提升,以支持更高功耗设备;三是规模化生产的成本控制。

“我们已启动为期3年的动物长期实验,并与多家医院合作推进临床转化。”李伟表示,未来若技术成熟,不仅可用于心血管疾病治疗,还可拓展到神经刺激器、人工耳蜗等领域,让更多患者从“无线充电”中受益。

从“跟跑”到“领跑”,中国科学家的这一发明,再次展现了交叉创新的巨大潜力,当心脏成为为生命续航的“充电宝”,我们看到的不仅是一项技术的突破,更是对“健康中国”承诺的生动践行——让科技更贴近生命,让治疗更有温度。

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