放置在皮肤下面的微型太阳能电池可以为起搏器和其他植入体提供动力

典型的起搏器可以由小到3.6平方厘米的太阳能电池供电,可以植入皮肤下,从而避免需要定期更换电池。

心脏起搏器等医疗植入物可以大大延长患者的寿命,但也需要定期手术来更换电池。然而,瑞士一个小组的新研究发现,不仅可以通过使用植入病人皮肤下的小太阳能电池来避免更换电池,而且即使在隆冬时节,这些太阳能电池也可以为医疗植入物产生大量电能。

虽然各研究小组提出用太阳能电池为医疗植入体供电,并建立了原型,但皮下太阳能电池是否能全年产生足够的电能的问题仍未得到解答。但最近发表在《生物医学工程年鉴》上的瑞士研究小组的发现表明,用太阳能为起搏器和其他低功率医用植入物供电确实是可能的,而且可以用小至3.6平方厘米的细胞来实现。

电子植入物通常由电池供电,很少使用可充电电池(需要反复充电)或使用主电池(电池耗尽时需要更换植入物)。事实上,电池耗尽导致的植入替换是常见的,大约占心脏起搏器植入的25 %,这代表了电子植入的大多数。这些再干预造成成本,并使患者面临并发症的风险。此外,这可能是对患者的压力干预。最后,电子植入体的尺寸主要由电池容量决定,即如果不配备一次电池,它可以设计得更小。 -皮下太阳能电池的能量收集:一项关于可实现能量输出的长期研究

研究小组构建了可佩戴的太阳能测量装置,使他们能够在志愿者佩戴太阳能电池的六个月时间里,在整个夏季、秋季和冬季持续监控太阳能电池的输出。为了模拟被患者皮肤覆盖对太阳能输出的影响,装置上的太阳能电池也被覆盖,但是用模拟这种覆盖的滤光器,这为研究人员提供了皮下太阳能电池收集能量的第一个真实的验证数据。

根据研究结果,在研究中使用的小单晶太阳能电池( 22 %的效率)能够产生比典型心脏起搏器使用的典型5至10微瓦多得多的功率,因为即使是由这些设备测量的最低功率输出也是平均12微瓦。

由于太阳能电池只有在阳光照射下才能发电,因此医疗植入体的24小时运行仍需要电池(或研究论文所称的蓄电池),但由于常规充电将通过环境阳光进行,因此太阳能起搏器的电池可能比电流选项小得多,这也意味着起搏器本身的尺寸可能小得多。

获得的总平均功率足以完全为例如起搏器供电,或者至少延长任何其他活动植入物的寿命。通过使用诸如太阳能电池之类的能量收集装置来为植入物供电,可以避免装置替换并且可以显著减小装置尺寸。Lukas Bereuter,这项研究的主要作者

团队在总结其研究论文时说,在一些假设的情况下,这项研究的结果可以扩展并应用到人类身上的任何其他移动太阳能应用。

这项研究的全部内容可查阅生物医学工程年鉴。

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