海口心灵氧吧

　　
　　心理导读：人体的动能早已可用于向手表提供电能，应该也足够能维持起搏器的搏动。人体和周围空气的温度差，意味着利用温差电偶可以产生相当数量的电流。经正确调频的装置，可以捕捉到背景射频能量，并应其转化为小额的可用电能。
 

　　
    生命的植入式医疗器械

　　和其他任何电子元件一样，起搏器也需要电源。自第一台起搏器于1958年植入人体以来，植入式医疗器械的生产商们已经搞出了的向其产品供电的很多不同的方法。尝试过各种各样的化学电池，还有感应供电方案，以及将放射性衰变热能转化为电流的钚电池。在太平间和医院里还不时有钚电起搏器出现，由于没有采取适当的处理措施，美国核管理委员会经常要向那些安全意思淡薄的医院开具罚单。
　　
　　今天，非充电的锂电池已很普遍。在大量的心脏和神经植入体中，锂电池工作寿命为七到十年。这已经足够了，因为医学进步如此之快，当电池耗尽的之前，整套装置肯定可以更新换代了。
　　
　　但这并没有成为研究人员停止继续完善的借口，他们在寻找一种无需借助外部充电的、永久的压缩能量源。现在，一些研究人员通过葡萄糖，这种体内所有细胞的主要能量来源，已经快要找到解决途径了。
　　
　　多年来，人们也尝试了其他很多方法。比如，人体的动能早已可用于向手表提供电能，应该也足够能维持起搏器的搏动。人体和周围空气的温度差，意味着利用温差电偶可以产生相当数量的电流。经正确调频的装置，可以捕捉到背景射频能量，并应其转化为小额的可用电能。
　　
　　虽然在试验台上进行的理论性试验证明这些方法都有效，但是都面临着同一种障碍：间歇运行。比如，无意识的病人，只能产生很少量的能量。坐在温暖的房间，就减少了可从电偶获得的电能。无线电波很普遍，但并非无处不在。这些对于要维持一个人生命的植入式医疗器械来说，是非常大的弊端。
　　
　　血液中的能量
　　
　　葡萄糖供电的植入体可以解决这些问题。通过身体的循环系统，葡萄糖被连续不断地运送至全身各处。糖电装置因此可以获得持续的燃料供应，并且可以植入几乎任何部位。
　　
　　位于阿拉巴马州的CFD研究公司的一名研究人员萨米尔·辛格尔(Sameer Singhal)，用到了在活细胞内分解葡萄糖的酶。他和他的同事们，利用碳纳米管将两种不同的酶固定于燃料电池的两极，通过释放葡萄糖中的电子而产生电流。目前，在一个葡萄糖分子的24个可用电子中，只有2个是人们能控制的，不过随着技术进步，这个数字将会增加。
　　
　　辛格尔博士已将试制装置植入了甲壳虫活体内。通过安装一枚一便士大小的燃料电池，在一星期的试验期间，这个小东西发出了超过20微瓦特（一瓦特的百万分之20）的电能。
　　
　　这只是一台起搏器所需电量的大概五分之一，不过辛格尔博士认为，人体版的电池可以提供足够的电流。还有一个问题，那就是称之为生物淤积的过程，即植入体内的异体将会被蛋白质和组织所包裹，这可能会导致辛格尔博士的装置仅在数月后就将无法工作。相同的担心还有酶，因为一段时间后酶将会分解。酶的失去即意味着电能的失去。
　　
　　麻省理工大学的电气工程师拉胡尔·萨派斯卡(Rahul Sarpeshkar)研究出了解决这些问题的方法。在一篇发表于6月12日的《公共科学图书馆》(Public Library of Science)的论文中，萨派斯卡和他的同事们描述了一种使用铂催化剂的葡萄糖燃料电池，这种铂催化剂不会随着时间而分解。
　　
　　其缺点是相对于辛格尔博士用的酶，铂是一种效率较低的催化剂，所以萨派斯卡博士的电池工作效果相对要差些。但等到下一代超低耗电植入式医疗器械的问世后，它的电能可能还是足够的。
　　
　　针对生物淤积问题，萨派斯卡博士也有了新的解决方案：将燃烧电池植入大脑周围的脑脊液中。虽然脑脊液中葡萄糖的浓度只有循环血液中的一半，但由于不含会堵塞植入装置的蛋白质和细胞，使得电池的使用用寿命大大延长。
　　
　　还有一些可产生更多能量的方法。一些土壤细菌已经进化，能将葡萄糖氧化中产生的电子沉积在铁分子上，这使得研究人员可以诱使它们生活在燃料电池的阳极。一个像这样的菌落，如果与主体的免疫系统恰当地隔离开，可以强迫其用电子与循环血液交换养分。细菌可以更新自身的酶，这样的系统可以永久维持。但是，将菌落植入病人体内的想法要通过医疗机构的认可，可能是很棘手的，更不要说公众舆论了。
　　
　　更好的方法应该是再训练人体自身的某些细胞使其工作。像一种称为心脏组织转换手术实验程序的已淘汰的方法，就是将不常用的上背部肌肉切掉，包裹在心脏周围，以帮助泵送血液，肌肉纤维可能通过再训练后，可以启动机电发电机。这样一种装备可以产生的电能，足以驱动最耗电的装置，如人工心脏。
　　
　　在过去的几十年中，锂电池的能量密度有了很大的提高，但其所依赖的化学反应，永远也比不上葡萄糖的代谢速率。汽油的能源密度非常高，但一克葡萄糖的化学能几乎是一克汽油化学能的一半。只要再进行一些改进，葡萄糖将会成为下一代的植入式医疗器械的甜蜜搭档。
 

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