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想当人肉发电机么？过几年你就有机会了。
一个由多间大学实验室联合组建的研究团队已经在牛、羊等大型动物体内植入发电装置，采集体内器官蠕动所产生的能量。
这款设备就像一块半透明的胶布，使用时贴在心脏表面，依靠心跳产生电力。研究人员期望将该技术应用于人体，以驱动植入体内的电子医疗设备。
植入式电子医疗设备正变得越来越普及，或用于治疗单靠药物所无法解决的病症，或实时检测血糖、心率等健康指标。
其中应用最广泛的设备当属心脏起搏器，已经被植入大约400万名病人体内，利用电流刺激保证他们的心脏能够正常跳动。
不过电池一直是植入式医疗设备的阻碍，每当电力耗尽，病人都需要再次躺到手术台上，开刀更换电池。
当心脏起搏器在1950年代末首度被用于人体的时候，病人每隔2至3年就需要换一次电池。为了减少更换电池的频率，Cordis和美敦力等美国医疗设备公司甚至在1970年代推出过核动力心脏起搏器。有上百人选择将密封着放射性钚238核燃料的心脏起搏器电池植入体内以免除频繁更换电池的痛苦。
今天生产的心脏起搏器都装有更成熟的锂电池，并且变得更为智能，只在需要的时候才会放电刺激心脏。但病人还是每隔10至15年就需要换一次电池。20岁甚至更小的病人如果装上心脏起搏器，一生仅更换电池便需要开5至6次刀。不论从潜在健康风险还是手术所需开支来看都是不小的负担。
为了一劳永逸地解决电池问题，研究人员开始将视线转移到人体本身。人的心脏和肠胃总在不停运动，而运动便会产生能量，成年人心脏跳动所产生的机械能量输出可以高达1.3瓦，问题在于如何用一个轻巧而安全的设备有效获取这些能量。
“我们使用了一种由压电材料制成的纳米带，这意味着它可以在被弯曲的过程中产生电流。”参与此项目的伊利诺伊大学的材料与工程学专家约翰·罗杰斯（John Rogers）教授告诉《第一财经周刊》。
在此之前已经有人提出将1至2毫米厚的陶瓷压电材料附在铜质材料上，然后放入人体随心脏跳动发电。但该技术一直没有活体实验成果公布。
罗杰斯教授认为该设想存在严重挑战，很难在保证安全的前提下将刚硬的材料与柔软的人体器官紧密贴合在一起。
罗杰斯所在团队选择了更柔软的材料，利用一种名为PZT的压电陶瓷纳米带材料发电。该材料由大量纳米尺寸的晶状颗粒构成，在被弯曲或受到挤压时产生电力。研究人员将PZT纳米带贴在柔软的硅胶片上，硅胶片可以随意弯曲，因而不会干扰器官的正常运动。
硅胶片上贴着一个微小的整流器，能够将PZT纳米带获得的交流电转成直流电然后保存在电池里。由于可以不停充电，电池可以很小，试验用的型号只有0.5厘米见方。
为了确保材料在生物体内完全无毒无害，研究人员首先在PZT纳米带上培养老鼠的肌肉细胞。完成老鼠实验后，研究人员将纳米带安装在活着的羊和牛的心脏上发电，以观察新设备是否会对器官正常运动产生影响。
目前实验设备已经被弯曲超过2000万次，依然能够正常发电。这是体内发电设备首次在与人类体形相当的生物上进行实验。
实验中每平方厘米的纳米带可以产生0.2毫瓦电力，并且可以3至5层叠在一起成倍增加发电量。罗杰斯表示，纳米带目前的供电能力已经可以支持常用心脏起搏器的工作。他说，“我们的终极目标是彻底替换植入式设备的电池，但即便只是延长电池使用时间，也会非常实用。”
乔治亚理工学院材料科学家王中林评论说，该研究“将带来巨大影响和出色的应用前景”。王教授的研究团队在研究另一种纳米材料的发电技术。
罗杰斯告诉《第一财经周刊》说，自己在伊利诺伊大学负责的科研组目前正与华盛顿大学合作利用3D打印技术订制心脏起搏器。
“每个心脏的形状都是独一无二的，但目前的设备都是通用设计，并不完全符合病人心脏的几何轮廓。”该项目的另一位参与者华盛顿大学的Igor Efimov教授表示。
研究人员利用核磁共振和CT扫描确定病人心脏的精确形状后，用3D打印机打出一个1：1的模型，而后在此基础上制作出一个外形与之贴合的弹性薄硅胶套。套上布着蜘蛛网一般的电路和传感器，能够精确搜集心脏信息，并在需要的时候通过电击帮助调整心率—这就是一款针对每一位病患量身订制的心脏治疗设备。
罗杰斯表示，自己正在尝试将纳米带充电器放进利用3D打印技术制作的治疗设备，以期彻底替代传统的心脏起搏器。
由于体内设备的特殊性，这些新发明需要经过15年的生物适应性实验才能投入临床使用。不过罗杰斯说论文发表后不久，便有多家医疗设备公司询问技术细节、联系合作。这些公司的产品也不仅限于心脏相关的设备。
植入式医疗设备是一个快速成长的市场，除了心脏起搏器以外，多种用于其它人体器官的设备也被用于治疗各种病症，包括利用电子脉冲刺激大脑对抗抑郁症、帕金森综合症的深度大脑刺激器。
更远的还有人造器官。2012年5月，澳大利亚皇家维多利亚眼耳医院为一位盲人植入了一只人造眼球，利用电流刺激视网膜，帮助患者恢复轻度视力，区分光和黑色物体的明暗对比及边缘。
所有这些设备都需要电力才能持续运行。体内发电技术有望让它们摆脱更换电池的困扰，降低病患的接受门槛。
“看看今天的趋势，你就会发现越来越多的植入式电子设备，”罗杰斯表示，“我相信对体内发电技术的需求将会不断增长。”
一个由多间大学实验室联合组建的研究团队已经在牛、羊等大型动物体内植入发电装置，采集体内器官蠕动所产生的能量。
这款设备就像一块半透明的胶布，使用时贴在心脏表面，依靠心跳产生电力。研究人员期望将该技术应用于人体，以驱动植入体内的电子医疗设备。
植入式电子医疗设备正变得越来越普及，或用于治疗单靠药物所无法解决的病症，或实时检测血糖、心率等健康指标。
其中应用最广泛的设备当属心脏起搏器，已经被植入大约400万名病人体内，利用电流刺激保证他们的心脏能够正常跳动。
不过电池一直是植入式医疗设备的阻碍，每当电力耗尽，病人都需要再次躺到手术台上，开刀更换电池。
当心脏起搏器在1950年代末首度被用于人体的时候，病人每隔2至3年就需要换一次电池。为了减少更换电池的频率，Cordis和美敦力等美国医疗设备公司甚至在1970年代推出过核动力心脏起搏器。有上百人选择将密封着放射性钚238核燃料的心脏起搏器电池植入体内以免除频繁更换电池的痛苦。
今天生产的心脏起搏器都装有更成熟的锂电池，并且变得更为智能，只在需要的时候才会放电刺激心脏。但病人还是每隔10至15年就需要换一次电池。20岁甚至更小的病人如果装上心脏起搏器，一生仅更换电池便需要开5至6次刀。不论从潜在健康风险还是手术所需开支来看都是不小的负担。
为了一劳永逸地解决电池问题，研究人员开始将视线转移到人体本身。人的心脏和肠胃总在不停运动，而运动便会产生能量，成年人心脏跳动所产生的机械能量输出可以高达1.3瓦，问题在于如何用一个轻巧而安全的设备有效获取这些能量。
“我们使用了一种由压电材料制成的纳米带，这意味着它可以在被弯曲的过程中产生电流。”参与此项目的伊利诺伊大学的材料与工程学专家约翰·罗杰斯（John Rogers）教授告诉《第一财经周刊》。
在此之前已经有人提出将1至2毫米厚的陶瓷压电材料附在铜质材料上，然后放入人体随心脏跳动发电。但该技术一直没有活体实验成果公布。
罗杰斯教授认为该设想存在严重挑战，很难在保证安全的前提下将刚硬的材料与柔软的人体器官紧密贴合在一起。
罗杰斯所在团队选择了更柔软的材料，利用一种名为PZT的压电陶瓷纳米带材料发电。该材料由大量纳米尺寸的晶状颗粒构成，在被弯曲或受到挤压时产生电力。研究人员将PZT纳米带贴在柔软的硅胶片上，硅胶片可以随意弯曲，因而不会干扰器官的正常运动。
硅胶片上贴着一个微小的整流器，能够将PZT纳米带获得的交流电转成直流电然后保存在电池里。由于可以不停充电，电池可以很小，试验用的型号只有0.5厘米见方。
为了确保材料在生物体内完全无毒无害，研究人员首先在PZT纳米带上培养老鼠的肌肉细胞。完成老鼠实验后，研究人员将纳米带安装在活着的羊和牛的心脏上发电，以观察新设备是否会对器官正常运动产生影响。
目前实验设备已经被弯曲超过2000万次，依然能够正常发电。这是体内发电设备首次在与人类体形相当的生物上进行实验。
实验中每平方厘米的纳米带可以产生0.2毫瓦电力，并且可以3至5层叠在一起成倍增加发电量。罗杰斯表示，纳米带目前的供电能力已经可以支持常用心脏起搏器的工作。他说，“我们的终极目标是彻底替换植入式设备的电池，但即便只是延长电池使用时间，也会非常实用。”
乔治亚理工学院材料科学家王中林评论说，该研究“将带来巨大影响和出色的应用前景”。王教授的研究团队在研究另一种纳米材料的发电技术。
罗杰斯告诉《第一财经周刊》说，自己在伊利诺伊大学负责的科研组目前正与华盛顿大学合作利用3D打印技术订制心脏起搏器。
“每个心脏的形状都是独一无二的，但目前的设备都是通用设计，并不完全符合病人心脏的几何轮廓。”该项目的另一位参与者华盛顿大学的Igor Efimov教授表示。
研究人员利用核磁共振和CT扫描确定病人心脏的精确形状后，用3D打印机打出一个1：1的模型，而后在此基础上制作出一个外形与之贴合的弹性薄硅胶套。套上布着蜘蛛网一般的电路和传感器，能够精确搜集心脏信息，并在需要的时候通过电击帮助调整心率—这就是一款针对每一位病患量身订制的心脏治疗设备。
罗杰斯表示，自己正在尝试将纳米带充电器放进利用3D打印技术制作的治疗设备，以期彻底替代传统的心脏起搏器。
由于体内设备的特殊性，这些新发明需要经过15年的生物适应性实验才能投入临床使用。不过罗杰斯说论文发表后不久，便有多家医疗设备公司询问技术细节、联系合作。这些公司的产品也不仅限于心脏相关的设备。
植入式医疗设备是一个快速成长的市场，除了心脏起搏器以外，多种用于其它人体器官的设备也被用于治疗各种病症，包括利用电子脉冲刺激大脑对抗抑郁症、帕金森综合症的深度大脑刺激器。
更远的还有人造器官。2012年5月，澳大利亚皇家维多利亚眼耳医院为一位盲人植入了一只人造眼球，利用电流刺激视网膜，帮助患者恢复轻度视力，区分光和黑色物体的明暗对比及边缘。
所有这些设备都需要电力才能持续运行。体内发电技术有望让它们摆脱更换电池的困扰，降低病患的接受门槛。
“看看今天的趋势，你就会发现越来越多的植入式电子设备，”罗杰斯表示，“我相信对体内发电技术的需求将会不断增长。”