医疗设备电池技术的发展

第一个植入式心脏起搏器应用,自1960年以来,各种各样的有源植入式医疗器械的电池已经广泛应用于各种疾病的诊断和治疗,如植入式心脏起搏器和除颤器,各种神经刺激器(包括脑起搏器、脊髓刺激器、迷走神经刺激器,骶神经刺激器和膈神经刺激器,等等),药物泵、心电记录仪等。植入式心脏起搏器,例如,现在世界上每年有超过500000心脏起搏器植入人体[2],活跃设备植入人体使用很长一段时间,的一个关键组件是动力锂电池,由于特殊的植入应用条件下,电池要满足几个重要的植入式医疗设备要求:安全性和可靠性高,寿命长稳定、高能量密度等。本文重要介绍了用于主动植入式医疗装置的电池的发展历史。

上世纪70年代初，锂离子电池被开发出来，Greatbatch在1970年创办了Greatbatch公司，专注于研究用于主动植入设备的电池，他认为电池是起搏器中最重要的部分，也是一个要进一步研究的问题。Greatbatch公司获得了锂碘电池技术的专利许可，进行了进一步的技术优化，申请了多项相关专利，并将其应用于心脏起搏器。1972年，第一个锂离子电池供电的心脏起搏器被植入人体，使用锂碘(Li/I2)电池。锂离子电池的使用是主动植入电池的一个里程碑，它解决了电池的可靠性和长寿命的问题。在接下来的几年里，锂离子电池迅速取代了氧化汞等各种电池，现在几乎所有的植入式医疗装置都使用锂离子电池作为动力源。碘事实上直到现在锂离子电池仍然是一个低功耗的起搏器应用最广泛的电池,除了碘的锂离子电池,和其他各种锂离子电池阴极材料是应用程序开发的,包括李/Ag2CrO4(锂/铬酸银),李/SOCl2电池(锂/亚硫酰氯电池,李/CuS(锂/硫化铜),李/汇总电池(锂/二氧化锰电池,李/CFx电池(锂/碳氟化),锂/SVO/氧化银钒(锂离子电池)等

电池在主动植入式医疗装置中的应用前景

主动植入式医疗装置的快速发展必将推动植入式电池技术的不断进步。一方面，锂离子电池的应用将会有更新的技术，将会在各个方面不断提高其综合性能。另一方面也不断电池解决方法新材料,如美国2013年圣裘德医疗公司无电极起搏器NanostimCE的许可,其大小只Φ41.4毫米x6毫米,是传统起搏器的十分之一,生活是与传统起搏器,它使用一次性电池,专利提到Nanostim公司开发这个起搏器电池BetaBatt公司开发DECTM[24],电池中含有放射性元素氚。从活性植入医疗设备进一步小型化的需求来看，放射性核燃料动力电池有可能重新进入市场。和微生物燃料动力电池的研究也有很多报道,麻省理工学院等发明植入式葡萄糖燃料动力电池[25],采用硅和铂金材料,通过一个标准的半导体制造过程中,植入人体使用,使用铂作为催化剂,电子分解葡萄糖分子来出现电能,可以出现3.4mW/cm2平均功率和峰值功率180mW/cm2,电池可能给主动植入电源带来革命性的变化。可应用于主动植入式医疗装置的电池研究是令人激动和值得期待的。