韓國研發新型醫療器械充電材料‘Micro LED貼片，或將緩解植入式醫療器械需頻繁更換電池的痛點

韓國光州科學技術院(GIST)機械工學部李鐘浩教授7日表示，其研究團隊開發出了貼在皮膚上，能夠為體內供應電力的“Micro LED貼片”。這有望用于植入式醫療健康器械，和直接貼附在皮膚上的可穿戴式美容儀器等。
(出處：Bing)

心臟起搏器，是治療心律失常和心力衰竭等心臟功能障礙的植入式電子醫療儀器，通過脈沖發生器發放由電池提供的電脈沖。然而，包括心臟起搏器在內的眾多植入式醫療器械都由鋰電池供能，笨重堅硬，體積大而壽命短。每當需要更換電池，患者都將承受一遍手術的痛苦，還是一筆不小的開支。

為解決植入式醫療器械沉重的電池問題，學術界正在研究利用人體生物電運作器械的方式，但由于我們體內的生物電十分有限，這個構想在現實層面存在明顯局限性。

早在2016年，李鐘浩教授的研究團隊就研制出植入皮膚下的“皮下太陽能電池板”，通過吸收太陽光發電來供能，但這仍存在致命的缺陷——在室內、夜間、衣服里等光線不足的環境中，電池板就無法產生足夠的電量。

為了完善這一設計，與“皮下太陽能電池板”搭配使用的裝有紅光LED的“Micro LED貼片”應運而生，采用配合生電的方式。
(出處：Naver)

紅色光及近紅外線領域(波長650納米以上)的光在面對身體組織時具有較強的穿透力，可以通過身體組織，抵達安置于醫療器械上的太陽能電池板。

(出處：Naver)

研究組利用這一特點，研制出發紅光(波長670納米)的“Micro LED貼片”，接收到紅光刺激的太陽能電池生成光電，供給給饑腸轆轆的醫療器械。因此，無論陰天、室內還是夜間，體內的醫療器械都能獲取充足的能量，維持正常工作。這將大大延長醫療器械的壽命，減少患者的不便。

為了解決貼附在皮膚時可能產生的異物感、燙傷和汗液問題，研究人員在薄貼片上設計了連接線和汗孔，從而增強柔軟性和透氣性。另外，研究組在散熱裝置上直接縫合嵌入厚度為4微米的薄膜型Micro LED，從而保證電子產品產生的熱量能被有效去除。
(出處：Naver)

據悉，該貼片可以隨心地貼在任何一處皮膚，取下重貼也不費力。貼片以3毫米半徑的圓反復折疊彎曲也不會破碎，貼附在皮膚上時的溫度保持在41.2°C以下，穩定在低溫燙傷基準(6小時內44°C以下)以內。

研究人員通過對實驗鼠的觀察發現，附著在皮膚上的LED貼片可以為植入皮下的小面積(0.11平方厘米)太陽能電池提供8.2微瓦的電力，這種程度能順利地驅動心臟起搏器(消費電量約1～10微瓦)，進行周期性電流刺激，以治療心律失常等疾病。

醫療技術的發展大大提升了人體機能，為脆弱的生命創造希望。近幾年，在國內外不斷出現有關植入式·可穿戴醫療設備的研究成果。

據悉，2019年，國際學術期刊《自然—通訊》中介紹了中國科學院北京納米能源與系統研究所研究員李舟、中國科學院外籍院士王中林及其團隊通過對全新摩擦納米發電機的研究聯合研發的一款可自驅動的心臟起搏器，無需電池供能，僅從心臟的搏動中就能收集充足的能量。

“以光線為媒介，雖然簡單卻能達到隨時供電的目的"，李鐘浩教授表示，"期待它能為多種醫療保健技術的開發做出貢獻"。

此次研究成果被刊登在美國《美國科學院院報》(PNAS)上。