體內植入設備用電問題解決有希望——用胃酸發電的電池
發布時間:2017-02-16 責任編輯:sherry
【導讀】隨sui著zhe醫yi療liao科ke技ji的de發fa展zhan,在zai體ti內nei植zhi入ru一yi些xie醫yi療liao設she備bei,來lai幫bang助zhu人ren們men治zhi療liao某mou些xie疾ji病bing或huo代dai替ti某mou些xie器qi官guan功gong能neng已yi經jing成cheng為wei趨qu勢shi,但dan在zai植zhi入ru設she備bei時shi,總zong有you一yi些xie隱yin憂you,比bi如ru電dian池chi續xu航hang問wen題ti,那na有you什shen麼me好hao的de解jie決jue方fang式shi麼me?
據悉,該電池設計靈感源於檸檬電池。小學自然課學過,檸檬電池隻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生電流。
隨sui著zhe醫yi療liao科ke技ji的de發fa展zhan,在zai體ti內nei植zhi入ru一yi些xie醫yi療liao設she備bei,來lai幫bang助zhu人ren們men治zhi療liao某mou些xie疾ji病bing或huo代dai替ti某mou些xie器qi官guan功gong能neng已yi經jing成cheng為wei趨qu勢shi,但dan在zai植zhi入ru設she備bei時shi,總zong有you一yi些xie隱yin憂you,比bi如ru電dian池chi續xu航hang問wen題ti,因yin為wei許xu多duo醫yi療liao設she備bei都dou是shi由you電dian池chi驅qu動dong,但dan是shi傳chuan統tong的de醫yi療liao設she備bei電dian池chi總zong是shi存cun在zai一yi些xie續xu航hang、安全方麵的問題,更換也十分麻煩。不過這個問題似乎不用擔心了。
美國麻省理工學院和布萊根婦女醫院(Brigham and Women’s Hospital)的研究人員開發出一種用於醫療的新型電池,這種電池能夠靠胃酸驅動,可產生足夠電力供一些微型感測器或藥物輸送設備執行。 MIT-Energy-Harvest 12麻省理工學院的羅伯特·蘭格(Robert Langer)教授與多名研究人員一道,在《自然》子刊《Nature Biomedical Engineering》發文報道了這一種新型藥丸。
這個電池的原型像一膠囊,直徑 12 毫米、高 40 毫米。研究人員表示,未來體積可能會更小。這一新型電池更安全廉價,有望取代目前體內感測器或藥物輸送設備所用電池。
這可不是為了好玩才搗鼓出來的發明。它的背後,是蘭格教授與合作者吉奧瓦尼·特拉維索(Giovanni Traverso)教(jiao)授(shou)的(de)奇(qi)思(si)妙(miao)想(xiang)。特(te)拉(la)維(wei)索(suo)教(jiao)授(shou)先(xian)前(qian)是(shi)布(bu)裏(li)格(ge)姆(mu)婦(fu)女(nv)醫(yi)院(yuan)的(de)胃(wei)腸(chang)道(dao)專(zhuan)家(jia)和(he)生(sheng)物(wu)醫(yi)學(xue)工(gong)程(cheng)師(shi),同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)的(de)一(yi)位(wei)高(gao)級(ji)作(zuo)者(zhe),這(zhe)兩(liang)名(ming)科(ke)學(xue)家(jia)發(fa)明(ming)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)可(ke)以(yi)吞(tun)服(fu)的(de)電(dian)子(zi)藥(yao)丸(wan),用(yong)來(lai)監(jian)測(ce)體(ti)溫(wen)、心率等生理指標。如果患者出現了異常,這些藥丸就可以釋放藥物,讓他們重回健康。
這項聽起來非常合理的設計,在實際操作上有著潛在問題——為了讓這些藥丸能被順利吞服,它們的體積必然受限,因此為這些藥丸供電的電池也不能太大,這極大影響了藥丸起效的時長。 MIT-Energy-Harvest 3“我們需要讓供電更持久。” 特拉維索教授說道。
據ju悉xi,該gai電dian池chi設she計ji靈ling感gan源yuan於yu檸ning檬meng電dian池chi。小xiao學xue自zi然ran課ke學xue過guo,檸ning檬meng電dian池chi隻zhi需xu將jiang鍍du鋅xin螺luo絲si釘ding和he銅tong片pian插cha入ru檸ning檬meng,即ji可ke利li用yong檸ning檬meng酸suan中zhong的de氫qing離li子zi產chan生sheng電dian流liu。在zai這zhe個ge新xin型xing電dian池chi中zhong,研yan究jiu人ren員yuan用yong了le類lei似si方fang法fa,將jiang鋅xin和he銅tong製zhi電dian極ji放fang置zhi在zai微wei型xing商shang用yong溫wen度du感gan測ce器qi表biao麵mian,鋅xin會hui釋shi放fang離li子zi到dao胃wei液ye中zhong,利li用yong胃wei酸suan驅qu動dong電dian路lu,產chan生sheng足zu夠gou的de能neng源yuan驅qu動dong感gan測ce器qi和he一yi個ge 900 兆赫的發射機。

研究人員目前已經在豬身上進行試驗,豬的消化道很長,足以檢測這款藥丸的持久度,感測器平均要 6 天才會通過豬的消化係統。在胃部時,電池可提供足夠能量驅動感測器,並每隔 12 秒發射一次無線訊號,將資料傳輸至 2 miwaidejiditai。yidanshebeijinruxiaochang,dianchitigongdenenglianghuidafujianshao,danrengkezaixiangdangchangdeshijianneiqudongshebeibingchuandizixun,zhibuguochuandipinlvhuijiangdi。

“這項研究令人激動,”一名未參與該研究的專家評論說:“這代表了生物可吸收能源、高效電子裝置、先進的生物感受器、以及無線傳輸係統等多個領域的進步。”
“我們的工作有望帶來新一代電子藥丸,”蘭格教授說道:“它們有朝一日能用全新的方式監控患者的健康,治療疾病。”

用金箔包裹的藥物,能在適當的時候釋放出來(圖片來源:Nature)
這個電池的出現,意味著未來人們在體內植入設備時,就可利用人體自身資源來發電支持設備,更符合生活規律,省去了不少麻煩。
目mu前qian,科ke學xue家jia們men正zheng在zai改gai進jin這zhe項xiang發fa明ming。未wei來lai,它ta的de體ti積ji有you望wang縮suo小xiao到dao現xian有you體ti積ji的de三san分fen之zhi一yi,並bing能neng利li用yong搜sou集ji到dao的de生sheng理li數shu據ju,為wei患huan者zhe提ti供gong更geng好hao的de醫yi療liao建jian議yi,甚shen至zhi是shi在zai患huan者zhe體ti內nei自zi動dong釋shi放fang藥yao物wu。一yi副fu全quan自zi動dong的de健jian康kang時shi代dai畫hua卷juan,正zheng在zai我wo們men麵mian前qian徐xu徐xu展zhan開kai。
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