用呼吸代替电池供电的大脑刺激器
当传统治疗方法失败时，植入式脑深部刺激器可以帮助许多患有神经和精神疾病的人。但每次更换电池都要进行手术，这是一个主要缺点。现在，康涅狄格大学的研究人员在细胞报告与物理科学一种利用人们自己的呼吸运动为设备充电的新方法。
深部脑刺激器正变得越来越普遍，每年大约有15万个新设备被植入。它们通常被放置在胸部的皮肤下，电极被植入大脑。电极用电脉冲每秒多次来调节大脑异常的电活动。
深度脑刺激可以帮助帕金森症和其他运动障碍患者重新控制他们的肌肉运动。研究还表明，该技术可以显著减轻精神疾病的症状，如难治性抑郁症和强迫症。
就像心脏起搏器一样，深度大脑刺激器是由电池供电的。大多数起搏器电池的使用寿命为7-10年，而深度脑刺激电池由于耗能高，通常每2-3年就需要更换一次。而且每次更换电池都需要手术。
康涅狄格大学的化学家Esraa Elsanadidy, Islam Mosa, James Rusling和他们的合作者开发了一种无需更换电池的深度大脑刺激器。
这种新设备将用户呼吸时胸部的运动转化为电能，而不是电池。当人吸气和呼气时，胸壁会压迫一个非常小而薄的发电机，叫做摩擦电王中林教授．纳米发电机将这种运动转化为静电．
这个概念类似于在你的衬衫上摩擦一个气球，然后把它贴在墙上。墙壁和气球有不同的静电电荷，并相互粘在一起。来自负极物质的电荷会吸附在正极物质上，在大脑深层刺激器的摩擦电纳米发电机中，这就产生了给超级电容器充电的电流。超级电容器放电为电源医疗设备刺激大脑。
Elsanadidy说:“我们使用新型纳米材料创造了摩擦电纳米发电机，当它们相互接触时，可以产生显著的能量输出，足够运行深部大脑刺激器。”
“我们希望以通常的方式使其与其他可用技术相适应。原则上，如果某人已经有了一个深度大脑刺激器，我们可以用这个发电机替换电池，而不必用一个全新的设备来改造它们，”康涅狄格大学的化学家吉姆·拉斯林说。
研究小组将他们的摩擦电纳米发电机植入一只模拟猪的胸部，模拟猪的肺与泵相连，以此来测试该装置。当猪的肺在吸气和呼气过程中膨胀和收缩时，它会对纳米发电机产生推力，在内部产生两层纳米发电机摩擦并产生电。
电流通过一根细电线为超级电容器充电，超级电容器为放置在胸腔外的深部大脑刺激电子设备提供动力。大脑刺激器利用超级电容中储存的电，每秒产生60次脉冲，就像在商业设备中一样。
“这是第一个将所有部分结合在一起的系统;高效的能量收集，能量储存和可控的大脑刺激器。我们证明了我们的自我持续的深部脑刺激器可以间歇性地刺激大脑组织通过交替进行刺激和不刺激，这是治疗精神疾病的一种有效的深度脑刺激方法，”Mosa说，他也是volxon公司的首席技术官，该公司是康涅狄格大学技术孵化器项目中的一家公司，正在将该系统商业化。下一步将在大型动物身上进行试验。
