宾夕法尼亚州立大学的研究人员正在为心脏起搏器等生物医学电子产品设计一种新型无线可充电电池，无需进行侵入性手术即可对它们进行充电和管理。

宾夕法尼亚州立大学助理教授FeifeiShi说：“我们希望优化电池和材料设计，并将其与无线充电相结合。目前，我们仅限于有线充电，无线充电肯定是未来的趋势。”

生物医学设备重建人体的生理功能，从而减轻慢性疼痛并极大地改善生活质量，在过去的几十年中，支持这一事业的电子和无线技术取得了巨大的发展。然而，医疗设备的另一个挑战是电源。大部分植入式电子设备都由寿命有限的原电池驱动，必须使用电缆充电。随着人类寿命达到历史最高水平，科学家们需要一种更持久、更可靠的替代品来替代目前使用的锂碘电池。

研究人员说：“十年前，这不是问题。但如今，由于人们的寿命越来越长，更换电池的频率要高得多。”

第一个植入式心脏起搏器使用镍镉充电电池。随后研制出锌汞电池，历时两年多。但没有什么能比得上年发明的锂碘电池。这些电池的使用寿命长达10年，是许多心脏起搏器制造商的黄金标准。然而，当人们的心脏起搏器电池寿命超过数十年时，就会出现问题。电池更换手术虽然相对安全，但并非没有风险，尤其是在高龄人群中。这些风险包括感染、血栓、血管或神经损伤、肺萎陷和心脏穿孔。

为帮助解决这个问题，研究人员从强生公司获得了15万美元的资助，用于一个为期三年的项目，以开发具有无线充电能力的可充电电池。结果将是首个可远程充电的人体内大容量电池。这种新的可充电电池系统有可能消除感染和其他与手术相关的并发症的风险，并提供更稳定和耐用的电源，使更多的健康诊断传感器能够集成到已实施的医疗设备中。研究人员说，如果成功，她相信该项目将挽救生命、最大限度地减少痛苦、降低成本并引发可实施医疗设备的下一次革命。

第一步将是采用现有的非商用无线充电方法，该方法具有生物安全性，可以穿透肌肉组织，使体内充电成为可能。为此，他们将对一些原型进行小规模测试，以找到适合此类电池的最佳化学成分。

研究人员说：“过去的研究通常证明了对灯泡或电容器的无线充电，但从未证明它们可以为电池充电。点亮灯泡与实际使用和老化测试之间存在差异。”

第二项任务是结构优化。研究人员解释说，该设备需要很小，并且需要集成受体，这是一个新颖的概念。

研究人员说：“我想把电池作为一个整体，考虑它的每一个组件，这不仅仅是电池的性能。我们从零开始，目前没有这样的东西存在，所以我们有很多的自由。这很好，因为如果我们在现有技术上工作，我们就没有太多的空间。这给了我们更多的机会来发明一些新的东西，一些对社会更有用的东西。”

研究人员表示，最大的挑战将是安全性和电池寿命。理想情况下，她希望开发出一种日历寿命为20或30年、在人体内安全的东西。

研究人员说，她希望她在电池开发方面的背景和经验以及与其他研究人员的交叉合作将使她能够制造出一种重新定义生物医学电池技术的电池。

研究人员说：“从电池和无线充电两个方面来看，我的最终目标是定制一种更好的电池，能够在体内进行无线充电。我的研究领域只是一个非常狭窄的角落，健康和医疗器械是多学科的研究领域。我们需要很多人共同努力才能实现这一点。”

这项研究于6月5日发布在宾夕法尼亚大学

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