英国清算所LCH履行作为中央交易对手的规范
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2025-09-25
人类是复杂的机器,拥有弯曲、挤压、拉伸、流动、颤动和跳动的活动部件。科学家们现在正在利用这些能源来解决困扰传感器、可穿戴设备和植入医疗设备的一个常见问题——可怕的扁平电池。
设计的自供电设备可能是解决方案,研究人员发现人体本身可以成为一种方便的电源——正好可以为爆炸性增长的可穿戴设备市场提供动力。“电子药品”开始在医学上挑战药物,因此更多的人将依赖植入电刺激器和起搏器等设备来保持健康。
“生物电池”和能量清除技术可以使这些设备实现能量自主,不需要进行侵入性手术来更换失效的电池。作为奖励,这个无线世界将避免植入的充电电缆被拔出或被感染——这些问题在今天太常见了。
自21世纪初以来,科学家们一直在研究以身体为动力的设备,但到目前为止,这项技术对能量的需求太大,无法从人类身上获得微小的电能。但经过20年的进步,今天的设备消耗的能量非常低,这为无数从人类身上获取能量的想法和原型打开了大门。
一个细胞发电站你的细胞基本上就是电池——一种将含糖燃料转化为能量的生化细胞。德国初创公司CELTRO正在利用微针阵列从数十万个细胞中获取微量能量,从而利用这种生命电源。CELTRO的第一款产品将是一个微型自动起搏器。该公司首席执行官兼联合创始人Gerd Teepe说:“肌肉收缩,就像心脏一样,从一点开始,然后通过整个心脏肌肉传播。”“我们的想法是在多个点收集能量,利用这种雪崩效应。”除了收集能量,这种多功能微针还将插入心脏组织来监测心脏,并在需要时提供帮助性的电刺激来恢复起搏。2021年,CELTRO为基于实验室的概念验证研究筹集了种子基金。
报纸举办的法国初创公司BeFC正在制造具有绿色认证的生物电池。它的燃料电池使用了碳层、纤维素层和葡萄糖层,再加上少量的专有酶。加入一滴液体,比如血液或尿液,就会引发反应,产生电能。这种纸贴片可以为一次性诊断设备和连续监测传感器供电,比如糖尿病患者的血糖监测套件。使用后,这些电池甚至可以制成堆肥,不像其他微型电池最终会被丢弃或焚烧。BeFC目前正在筹集A轮融资,预计将于2024年推出首批产品。
总部位于巴黎的CAIRDAC公司正在设计一种由心脏自身供电的起搏器。它的无铅心脏起搏器装在一个装有压电能量收集器的胶囊里,就像一个钟摆,可以随着心跳、血液流动和振动而摆动。这些振荡被转换成电流并储存起来,直到设备感知到心脏需要震动来重置节奏。这家初创公司最近获得了1700万欧元(约合1830万美元)的A轮融资,用于继续进行临床前测试,并向人体试验进军。
室内照明太阳能电池板正在成为一个常见的家庭景观,它们很快也会点亮医疗技术。澳大利亚墨尔本莫纳什大学的研究人员发现,放置在皮肤下的太阳能电池板产生的电量仍然是阳光直射下太阳能电池板的10%,足以为超低功耗传感器供电。在阳光下晒几个小时,一个植入式温度传感器就可以工作24小时,研究人员说,放置温度传感器的最佳位置是脖子和肩膀之间。
水电之心瑞士伯尔尼大学的研究人员称,微型涡轮机可以利用血液流动并将其转化为电能。他们设计了一个鱼雷形状的涡轮机,可以植入心脏的血管中,从血液流动中发电,就像水力发电站一样。一个尚未解决的巨大挑战是如何避免血块在涡轮机叶片上形成,但在实验室模拟中,涡轮机产生的能量足以为商用无铅起搏器提供动力。
压电片意大利初创公司PiezoSkin表示,他们开发了一种超薄压电皮肤贴片,可以同时测量运动并从中获取能量。在一项研究中,该公司使用这种贴片来监测吞咽困难或吞咽困难患者的颈部运动,但该公司的生物相容性薄膜也可以从其他身体运动和振动中收集能量,用于传感器和可穿戴设备。
感受热浪据瑞士初创公司Mithras介绍,人体每天辐射约100瓦的热能,利用这些热量可以为可穿戴生物传感器甚至植入设备提供动力。它的热电发电机,被称为teg,通过利用人体和环境之间的温差来发电。密特拉斯公司估计,在5摄氏度的温差下,一块12平方厘米的TEG皮肤贴片完全可以为人工耳蜗提供能量。
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