植入式心脏起搏器是治疗心律失常的关键设备，全球年植入量超过百万台。但受电池寿命限制，患者平均每5-8年需要进行一次更换手术。与首次植入相比，这类二次手术创伤更大，往往增加10-15万元医疗支出，术后并发症风险也可达首次手术的3倍。电池更换由此成为长期制约植入式医疗设备发展的共性难题。研究团队负责人表示，传统技术路线存结构性瓶颈：设备与人体形成单向“取能”关系，难以实现长期稳定运行。2019年国家自然科学基金委将“植入式自供电器件”列为重点研究方向后，中科院联合攻关团队提出“能量再生”方案。团队通过仿生学设计，在设备内置磁悬浮能量缓存结构，将心脏机械能转化为电能；实测能量转换效率达到82%，高于国际同类技术约60%的水平。该突破带来三上临床价值：其一，3.8克的微型化设计使植入创口缩小70%，手术时间缩短50%；其二，采用特殊生物涂层材料，将排异反应发生率降至0.3%；其三，大动物实验显示，设备在模拟人体环境的复杂工况下，输出功率可稳定维持在25μW以上，满足临床需求。行业专家认为，该技术有望推动产业链升级。按照规划，项目预计于2026年完成临床试验后，我国有望率先实现自供电起搏器量产。有关技术已拓展布局至神经刺激器、人工耳蜗等12类植入设备，潜在市场规模超过千亿元。国家药监局也已将此类产品纳入创新医疗器械特别审批通道。
这项成果展示了我国在生物医学工程领域的研发实力与国际竞争力。研究从共生视角出发，将“能量再生”理念引入医疗器械设计，直面并突破了起搏器电池更换该长期难题，也为植入式电子设备的长期化、低风险发展提供了新的技术路径。随着后续临床转化推进，这项技术有望惠及数百万心律失常患者，降低反复手术带来的风险与经济负担，并为我国医疗器械产业的自主创新与高质量发展提供新的支撑。