未来植入技术将如何获得动力？

可穿戴技术如今变得越来越普遍，但下一步是将技术从身体上转移到体内。问题是，如何为皮下设备供电？

内部电池

如今已经植入患者体内的医疗植入物通常使用内置电池。锂电池很常见，但不是您在手机中找到的那种。这些电池有爆炸的风险，发生这种情况时您不想靠近它们，更不用说在您体内了！几十年来，心脏起搏器一直在使用锂/碘-聚乙烯吡啶电池。一项于 1972 年首次获得专利的技术！这是固态电池的早期实用示例，因为它具有固态而不是液态电解质。

然而，使用内置电池存在各种问题。所有电池的使用寿命都是有限的，这意味着最终您将需要一个程序来更换或移除它们。电池技术不断向前发展，并取得了一些进步，例如不含有毒化学物质的柔性电池。因此，不要因为植入物而低估一种或另一种内部电池。甚至还有一些大胆的想法，例如使用钚电池，类似于为卫星和行星外漫游者提供动力的设备。

有一天，我们可能会拥有安全、持久、高容量的电池，使用石墨烯等可以快速充电的材料。电感应是一种无需侵入式电线即可为这些电池充电的方法，但为什么不直接通过感应为植入物供电呢？

电感应

当电能被用来产生磁场时，就会发生电感应，然后磁场又会在接收线圈中产生电流。这就是无线充电与手机和密封电动牙刷配合使用的方式。感应不必像今天常见的无线充电那样是短距离的。

已经有一些远距离无线充电尝试，最终目标是实现真正的无线未来。因此，在植入式设备的背景下，您可以通过内置在您家和人们通常居住的其他建筑物（例如办公楼）墙壁中的输电线圈为它们供电或充电。

早在 2014 年，斯坦福大学的科学家就宣布在这一领域取得了重大进展。他们创造了微型植入物，可以无线接收电力并为心脏起搏器等设备充电。

将葡萄糖转化为能量

葡萄糖是我们人类使用的最重要的能量来源之一。这不是我们获取能量的唯一方式（例如，酮体是另一种方式），但是身体充满了化学能，为什么不用它来为植入物提供动力呢？

如果我们能找到某种方法将血液中的葡萄糖转化为我们的技术所需的电能，那么可能就没有必要在我们体内安装电池或用磁场炸毁我们自己了。它还可以帮助您证明睡前多吃冰淇淋是合理的！

这不是一个理论上的装置，它是一种被称为葡萄糖燃料电池的真实技术。 2012 年，麻省理工学院的科学家和工程师宣布他们已经开发出一种工作葡萄糖燃料电池，有可能为神经假体或体内任何其他需要果汁工作的电子设备提供动力。这个想法至少从 1970 年代就已经存在。葡萄糖燃料电池甚至被认为是早期心脏起搏器的电源，但最终固体电解质电池胜出。

葡萄糖燃料电池的一个问题是它们可以储存大量能量，但不能快速释放能量，也不能达到现代植入物所需的水平。 2016 年，研究人员发表了使用将葡萄糖燃料电池与超级电容器相结合的混合装置的结果，取得了可喜的成果。

血液动力发电机

几个世纪以来，人类一直在使用液体流动来发电。水轮为磨坊提供机械动力或提水灌溉。今天，我们使用水力发电大坝来提供由重力驱动的清洁能源和由太阳热量引起的水循环。

那么，为什么不利用我们循环系统中的血液流动来为纳米发电机提供动力呢？ 2011 年，瑞士科学家展示了一种微型涡轮机，设计用于安装在人体静脉内。这个想法是从人类心脏产生的 1-1.5 瓦液压动力中提取几毫瓦。有朝一日可为医疗植入物和其他先进植入物提供充足动力。

纳米发电机的主要问题是湍流引起的血块。使用连续流动设计的人造心脏或心脏辅助设备也存在类似的问题。其中包括 Bivacor 和 Abiomed Impella。尽管到目前为止这些问题似乎还没有出现，但人体测试还处于早期阶段，因此任何人都可以猜测血液中旋转泵组件的凝结是否会导致问题。

人工电子琴

人类可能不会自带发电机，但鳗鱼却有！鳗鱼已经进化出一种非常像电池的东西，但它是由生物细胞制成的。鳗鱼内部有一个器官，该器官将充当电解质的细胞聚集成任何有效的电镀层。那么，为什么不为人类设计一个做同样事情的人造器官，而是利用这种力量来运行未来的植入技术呢？

2017 年，一组科学家在《自然》杂志上发表了一篇论文，详细介绍了他们受电鳗启发而开发的灵活、具有生物相容性的“器官”。这个小强者使用水和盐来工作，但长期打算使用体液代替。植入这些生物能量库，当涉及到与我们身体整合的技术时，天空可能是极限。