Self-rechargeable cardiac pacemaker system with triboelectric nanogenerators

摩擦电效应 纳米发生器 电池(电) 机械能 材料科学 电气工程 能量收集 电压 功率(物理) 计算机科学 工程类 物理 量子力学 复合材料
作者
Hanjun Ryu,Hyun-moon Park,Moo-Kang Kim,Bosung Kim,Hyoun Seok Myoung,Tae Yun Kim,Hong‐Joon Yoon,Sung Soo Kwak,Jihye Kim,Tae Ho Hwang,Eue‐Keun Choi,Sang‐Woo Kim
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:228
标识
DOI:10.1038/s41467-021-24417-w
摘要

Abstract Self-powered implantable devices have the potential to extend device operation time inside the body and reduce the necessity for high-risk repeated surgery. Without the technological innovation of in vivo energy harvesters driven by biomechanical energy, energy harvesters are insufficient and inconvenient to power titanium-packaged implantable medical devices. Here, we report on a commercial coin battery-sized high-performance inertia-driven triboelectric nanogenerator (I-TENG) based on body motion and gravity. We demonstrate that the enclosed five-stacked I-TENG converts mechanical energy into electricity at 4.9 μW/cm 3 (root-mean-square output). In a preclinical test, we show that the device successfully harvests energy using real-time output voltage data monitored via Bluetooth and demonstrate the ability to charge a lithium-ion battery. Furthermore, we successfully integrate a cardiac pacemaker with the I-TENG, and confirm the ventricle pacing and sensing operation mode of the self-rechargeable cardiac pacemaker system. This proof-of-concept device may lead to the development of new self-rechargeable implantable medical devices.

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