无电池心脏起搏器的能源选择：迈向自供能心脏治疗的新视角

《Device》：Choosing energy sources for battery-free pacemakers

本研究聚焦于无电池心脏起搏器的能源选择，探讨了多种能量采集机制，包括摩擦电、压电、热电、光伏、生物燃料电池和无线能量传输，旨在解决传统起搏器电池限制问题，减少手术风险，提升患者生活质量，为未来起搏器设计提供方向。

　　随着人口老龄化加剧，心脏疾病患者数量不断增加，传统心脏起搏器因电池寿命限制需定期更换，给患者带来诸多不便与风险。为解决这一问题，贵州医科大学的研究人员开展了一项关于无电池心脏起搏器能源选择的研究，探讨了多种能量采集机制，包括利用人体自身生物机械能、体温、环境光、超声波、生化能量以及外部电磁场等为起搏器供能的可能性，取得了一系列重要成果，为未来心脏起搏器的发展提供了新的思路与方向，该研究发表于《Device》杂志。

在研究中，研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：一是对多种能量采集技术的理论分析与模拟，包括压电纳米发电机（PENGs）、摩擦电纳米发电机（TENGs）、热电发电机（TEGs）等；二是通过动物模型进行体内实验验证，评估不同能量采集装置在实际生理环境中的性能与安全性；三是对能量采集装置的结构设计与材料优化，以提高能量转换效率并确保长期稳定性。

研究结果表明，利用人体自身的心跳、呼吸等生物机械能，通过压电和摩擦电效应可有效转化为电能为起搏器供能。例如，研究人员开发的植入式压电能量采集器在猪模型中成功产生了足够电流驱动商业起搏器芯片。此外，基于体温差的热电能量采集、环境光的光伏能量采集以及生物燃料电池等技术也展现出良好应用前景，但各自面临生物相容性、能量效率和长期稳定性等挑战。研究还指出，未来无电池起搏器的发展需进一步优化能量采集与管理系统，提高集成化程度，确保长期可靠性，并探索更多附加功能如实时监测与反馈控制。

该研究的结论强调，无电池心脏起搏器技术有望彻底改变传统起搏器依赖电池的现状，减少患者因电池更换而面临的手术风险，显著提升患者的生活质量。通过不断优化能量采集技术与系统设计，有望实现起搏器的长期稳定运行，为心脏疾病患者提供更安全、高效的治疗方案，同时也为其他植入式医疗设备的发展提供了有益借鉴。