瑞士最新研究：心脏起搏器有望利用太阳能供电

导读

对于植入式医疗设备来说，更换电池十分麻烦。但是，瑞士研究人员发现一块3.6平方厘米的太阳能电池，从冬季到夏季，都能为心脏起搏器供给足够的能量。所以，未来使用位于皮肤下的太阳能电池，持续地给植入式医疗设备供电，根据研究表明就有现实可行性。

简介

随着达沃斯世界经济论坛的开幕，瑞士又一次吸引了全世界的关注。瑞士是全球公认的“创新”的国度。之前，我也多次介绍来自瑞士的创新成果。

然而，这项医疗植入物太阳能电池研究的意义在于：对于太阳能电池给心脏起搏器和深度脑刺激器供给能量，首次获取了真实数据。

文章的首作者、瑞士伯尔尼大学医院和伯尔尼大学的Lukas Bereuter 认为，这种穿戴在皮肤下方的太阳能电池，有望使病人们未来无需持续更换植入式医疗设备的电池。这项研究发表在普林格出版的《生物医学工程纪事》杂志上。

背景

目前，许多电子植入式设备都是电池供电的，所以它们的使用寿命和尺寸都受限于电池容量。一旦电池能量耗尽，这些设备必须接受充电或则更换。

然而，在这种情况下，病人们必须接受植入物替换手术，这样首先会增加开销，其次也会给病人带来巨大心理压力，同事病人也要承受医疗并发症的风险。同样，使用一般的电池，同样也会影响植入设备的尺寸和性能。

最近，许多科研小组都在展开可部署在皮下的小型太阳能电池的研究。这些电池可用于医疗设备充电，它们可以吸收穿透皮肤的太阳光线，将其转化为电能。

实验

为了调查这种太阳能电池的现实可行性，Bereuter 和他的同事们一起精心设计了一种太阳能电池输出功率测量设备，长时间持续测量相关功率值。以下是该测量装置的剖视图：

（图片来源于：Lukas Bereuter）

对于该图的解释如下：

（1）表示的太阳能单元位于（2）表示的光学滤波器的下方。更进一步的所，PCB（3）单元和电池（5）处于封装在盒子（4）里面。

该太阳电池上面覆盖光学滤波器，光学滤波器用于模仿皮肤的特性。进一步来说，研究人员可以研究太阳光穿透皮肤所带来的一些列影响。32名来自瑞士的志愿者参与了测试，在夏季、秋季、冬季，穿戴该设备各一周。

（图片来源于：Lukas Bereuter）

结论

实验结果表明，无论在哪个季节，实验表明这些小太阳能电池产生的能量，都超过一个心脏起搏器所需要的5到10微瓦的能量。志愿者当中最低的平均输出功率也达到12微瓦。

Bereuter 认为：

“总体来说，太阳能电池获取的能量足以满足心脏起搏器的需求，或者说至少延长其他有源植入性医疗设备的使用寿命。通过使用例如太阳能采集设备，给植入式医疗设备供电，可避免更换设备，且设备的尺寸可以显著降低。”

参考资料

【1】L. Bereuter, S. Williner, F. Pianezzi, B. Bissig, S. Buecheler, J. Burger, R. Vogel, A. Zurbuchen, A. Haeberlin. Energy Harvesting by Subcutaneous Solar Cells: A Long-Term Study on Achievable Energy Output. Annals of Biomedical Engineering, 2017; DOI:

【2】http://www.springer.com/gp/about-springer/media/research-news/the-beating-heart-of-solar-energy/11952482

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