科学与医学相结合实现的医疗技术创新提高了患者的生活质量。尤其值得注意的是植入体内(例如心脏或大脑)的电子设备的出现，这些设备可以实时测量和调节生理信号，为帕金森病等具有挑战性的疾病提供新的解决方案。然而，技术限制阻碍了电子设备植入后的半永久性使用。

由来自浦项科技大学融合 IT 工程系、机械工程系、电气工程系以及跨学科生物科学与生物工程学院的 Sung-Min Park 教授领导的合作研究团队与 Jiho Lee 一起攻读了硕士/博士学位。项目，以及延世大学材料科学与工程系的 Sang-Woo Kim 教授以及 Young-Jun Kim 博士和硕士/博士。成均馆大学的学生 Joon-Ha Hwang 取得了突破性的发展。他们创造了即使在极弱的超声波下也能发挥作用的静电材料，预示着生物医学中永久植入电子设备的时代的到来。该研究成果发表在国际学术期刊Advanced Materials上。

植入设备的患者需要定期进行电池更换手术。这个过程存在很大的并发症风险，给患者带来经济和身体负担。最近的研究探索了操作的植入式医疗设备，但寻找安全的能源和保护材料仍然具有挑战性。目前，由于钛(Ti)的生物相容性和耐用性而被使用。然而，电波无法穿过这种金属，因此需要单独的天线来进行电力传输。因此，这增大了设备尺寸，给患者带来更多不适。

研究小组通过选择超声波来解决这个问题，超声波是一种在各个医学领域经过安全验证的方法，用于诊断和治疗，而不是电波。他们利用高介电聚合物 (P(VDF-TrFE)) 和称为钛酸铜铜 (CCTO, CaCu 3 Ti 4 O 12 ) 的高介电常数陶瓷材料的复合材料，开发了一种能够响应弱超声波的静电材料。这种材料通过材料层之间的摩擦产生静电，产生有效的电能，并且具有极低的输出阻抗，有利于所产生的电力的有效传输。

利用这项技术，研究小组创造了一种植入式神经刺激器，由基于超声波的能量传输供电，无需电池。这通过实验验证得到了证实。在动物模型试验中，该装置甚至在标准成像超声水平(500 mW/cm 2 )下也能被激活，对人体造成的压力最小。此外，它还通过神经刺激有效缓解膀胱过度活动症引起的排尿异常症状。

Sung-Min Park 教授表示：“我们利用对人体无害的超声波能量传输技术解决了植入式医疗设备领域的挑战。这项研究是将先进材料技术引入医疗器械的案例，我们预计它将推动下一代医疗产业的出现，包括利用植入设备治疗疑难杂症。”

Sang-Woo Kim教授表示：“基于高度生物相容性材料制造的设备具有出色的机械和化学稳定性，使其适合治疗需要长期治疗的各种疾病。具有长期稳定性的非电池、小型化组件预计将为人体插入医疗设备市场带来新的创新。”

该研究是在韩国国家研究基金会和科学信息通信部的研究领袖计划、未来技术先锋计划、生物与医疗技术开发计划以及延世奖学金的支持下进行的。