美正在研制用身體熱量給心臟起搏器充電的裝置

植入病人體內(nèi)的心臟起搏器的電池能量耗盡時(shí)，就需要通過手術(shù)更換電池。美國一家公司正在研制一種利用身體熱量發(fā)電的裝置，希望用它來給心臟起搏器的電池充電，延長電池的壽命。

據(jù)最新一期英國《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，目前的心臟起搏器電池可支撐10年左右，美國紐約州的Biophan公司計(jì)劃研制能夠使電池持續(xù)工作30年的充電裝置。對(duì)一些能耗較小的植入設(shè)備，還可以用該裝置取代電池，直接給設(shè)備供電。這可以減少因?yàn)楦鼡Q電池而進(jìn)行手術(shù)的次數(shù)，降低病人的壓力和健康風(fēng)險(xiǎn)。

新裝置稱為“生物熱電池”，是一塊植有數(shù)千個(gè)微型熱電發(fā)生器的芯片。它利用“熱電偶效應(yīng)”發(fā)電，即兩種不同的材料連接起來構(gòu)成一個(gè)閉合回路時(shí)，如果兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度不一樣，就能產(chǎn)生微小的電壓。以前曾有人用幾十個(gè)微型熱電偶來制造溫度傳感器之類的小裝置，但嘗試將幾千個(gè)熱電偶集中在一個(gè)裝置里，這還是第一次。

生物熱發(fā)電裝置運(yùn)作時(shí)需要2攝氏度以上的溫差，人體內(nèi)許多地方例如皮膚以下幾毫米處的溫差可達(dá)到5攝氏度，因此工作環(huán)境不成問題。新裝置用碲化鉍半導(dǎo)體制造，其中摻入了雜質(zhì)，使得一端富有多余的電子，另一端則因?yàn)槿鄙匐娮佣鴰д?，這樣的制造方法使熱電偶的發(fā)電能力比同等規(guī)模的金屬裝置更高。

每1攝氏度的溫差可以使一個(gè)熱電偶產(chǎn)生幾微伏的電壓，Biophan公司計(jì)劃制造大小為2.5平方厘米的微芯片，能產(chǎn)生4伏的電壓，功率為100微瓦。