麻省理工開發出靠胃酸驅動的微型電池研製成功

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科技日報華盛頓記者劉海英

美國麻省理工學院和布萊根婦女醫院的研究人員開發出一種依靠胃酸驅動的伏打電池，可產生足夠電力供微型感測器或藥物輸送設備運行。他們在6日出版的《自然·生物醫學工程》雜誌上撰文稱，這一新型電源更安全廉價，有望成為目前體內感測器或藥物輸送設備所用電池的替代品。

醫生們常用植入式醫療設備進行生命體征監測或遞送藥物，這些設備通常由微型電池驅動，但傳統電池會自放電，存在安全風險。為解決這一問題，研究人員開發出靠胃酸驅動的新型電池。

該電池設計靈感源於檸檬電池。檸檬電池只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。在新設計中，研究人員將鋅和銅製電極放置在微型商用溫度感測器表面，鋅會釋放離子到胃液中，利用胃酸驅動電路，產生足夠的能源驅動感測器和一個900兆赫的發射機。

研究人員在豬身上進行的試驗顯示，感測器平均要用6天才會通過豬的消化系統。在胃部時，電池可提供足夠的能量驅動感測器，並每隔12秒發射一次無線信號，將數據傳送至2米外的基站；一旦設備進入小腸，電池提供的能量會大幅減少，但仍可在相當長的一段時間內驅動設備並傳遞信息，只不過傳遞頻率會降低。

目前，該設備原型是一個直徑12毫米、高40毫米的圓柱體。研究人員認為，通過定製集成電路，將能量採集器、發射機和微型處理器集成，可使設備體積縮小三分之二。一旦小型化成功，他們將開發其他類型的感測器和應用程序。

研究人員還指出，對於植入式醫療設備來說，能源的管理、轉換、存儲和利用始終是挑戰。新研究提供了新思路，使他們意識到可利用人體自身資源開發出完全自我維持的系統。將來人們或僅靠一個自供電的「藥丸」就可進行持續數周的生命體征監測，相關數據會傳送到自己的手機上。

此外，新設備還可用於遞送藥物。研究人員靠此設備成功釋放了封裝在金薄膜中的藥物。