作者:张海霞 来源:《纳米能源》 发布时间:2015/2/3 16:04:56
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植入式微型能量采集器研究获进展

 

植入式微小型电子器件和系统在日常生活中的应用日益举足轻重,如心脏起搏器、神经假体、胰岛素自动给药系统等,但如何实现长期、持续、稳定的供能成为实际应用的主要瓶颈。

信息科学技术学院张海霞教授课题组与中国人民解放军第二军医大学附属上海长海医院张浩博士课题组在心血管能量采集领域长期合作,提出了采用条带状聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜环绕心脏升主动脉,构成压电式微型发电机,用来采集心脏搏动收缩过程中所产生的机械能并转化为电能的植入式微型能量采集器。

课题组从体外、体内测试两方面对植入式压电式微型能量采集器进行深入研究。在体外测试中,搭建一个基于主动脉球囊反搏泵(IABP)、心电监控仪、数据采集卡和乳胶管的测试平台,用于精确模拟心脏搏动收缩过程中升主动脉的形变,在体外条件下器件的最大瞬时输出达到10.3 V、400 nA和681 nW,单个脉冲信号充电能力达7~9 nC。在体内试验中,将采用PI整体封装后的器件成功植入成年比格犬体内,在心跳120 bpm和血压160/105 mmHg的条件下,器件输出电流和电压分别达到1.5 V和300 nA,且可以在40 s内将1 μF电容充电至1 V。可见,该可植入的压电式微型能量采集器能够成功地将心脏升动脉搏动能量收集并转化电能,有望成为植入式电子装置的新型稳定供能系统。

日前,上述研究工作以题为《采集心脏升主动脉搏动能的微型柔性植入式压电能量采集器》(A flexible and implantable piezoelectric generator harvesting energy from the pulsation of ascending aorta: in vitro and in vivo studies)的学术论文(DOI: 10.1016/j.nanoen.2014.12.038),发表于微纳能源领域的重要国际学术期刊《纳米能源》(Nano Energy),张浩博士、张晓升博士和博士生程晓亮为论文共同第一作者,张海霞教授和徐志云教授为共同通讯作者。(来源: 北京大学信息科学技术学院)

 
 
 
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