心跳自發電起搏器面世！美團隊研發摩擦納米發電機　有望「用足一世」終身免換電

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  2026-08-25

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University of Wisconsin-Madison 研究團隊成功研發一款靠心跳自行發電的無導線心臟起搏器（Leadless Pacemaker），理論上患者可終身使用而毋須更換電池。研究成果已刊登於國際學術期刊《Science Advances》。

電池壽命短成隱患 換機需再開刀

目前主流起搏器分為兩款：一款為「經靜脈起搏器」，將電池裝置植入鎖骨附近，再經靜脈將電線引導至心臟；另一款則是較新型「無導線起搏器」，直接植入心臟內部，以減低併發症風險。然而無論哪一款，電池壽命一般僅有 7 至 10 年。經靜脈起搏器可透過手術更換電池，但無導線起搏器植入心臟內部後難以取出，醫生只能在原有裝置旁再植入新機，令患者體內留下多個舊裝置。對年輕患者而言，意味一生中需承受多次開刀手術。

用心臟動能發電 毋須電池

研究團隊由博士後研究員 Pengfei Chen 帶領，並由材料科學及工程學系教授 Xudong Wang 指導，成功設計出「摩擦納米發電機」（Triboelectric Nanogenerator）。發電機利用心臟收縮及放鬆時的震動，帶動一對正負電極板互相靠近與分開，從而產生電荷，直接為起搏器供電，或儲存於小型電容器內備用。

裝置尺寸特別配合市面常見無導線起搏器 Medtronic Micra 的電池艙大小，讓發電機可直接放入，不會令整體裝置體積增加。實驗室測試顯示，發電機輸出功率密度達每立方厘米 276.6 微瓦，比以往同類納米發電機高出約 10 倍（即一個數量級），足以完全支援起搏器運作。

已用豬隻活體測試一個月

團隊將裝置植入豬隻心臟內長達 1 個月，結果顯示裝置能穩定刺激心臟跳動，過程未有出現額外副作用，安全性與傳統電池起搏器相若。研究人員亦發現，真實心臟內的軟組織會削弱震動幅度，加上心臟運動模式複雜多變，並非實驗室環境的單一上下震動，令實際發電量低於實驗室數據。團隊後續會研究如何更有效將心臟不規則運動轉化為穩定電力。

負責監督研究的 Xudong Wang 教授表示，裝置結構相對簡單，製造成本低且機械結構堅固，理論上可供患者終身使用。團隊亦提到，裝置需在體內承受數千萬甚至上億次震動而不受損，必須在穩定性與柔韌度之間取得平衡。研究團隊已向 Wisconsin Alumni Research Foundation 登記此項技術，預計仍需數年時間方能正式投入臨床應用及商業化。