Внутренее ухо в качестве генератора

Внутренее ухо в качестве генератора



Наука

Ученые впервые смогли использовать естественную разность потенциалов во внутреннем ухе млекопитающих — биологическую "электрическую батарею" — для питания миниатюрного радиопередатчика, что открывает большие возможности для создания энергонезависимых имплантатов для человека.

Имплантируемые приборы требуют достаточно большого количества энергии. Пациентам приходится либо мириться с необходимостью повторных операций для замены источников питания, либо использовать громоздкие беспроводные источники энергии. "Местные" источники энергии, такие как тепло тела или движение мышц нельзя использовать без внешних термо- или пьезоэлектрических устройств.

Патрик Мерсье из Массачусетского технологического института(MIT) и его коллеги решили использовать естественный источник тока в одном из органов внутреннего уха млекопитающих — в улитке.

Внутренее ухо в качестве генератора

Этот орган представляет собой заполненную жидкостью и свернутую в спираль трубку и отвечает за восприятие звуков. Внутри трубка разделена мембраной, с одной ее стороны находится перилимфа с высокой концентрацией ионов натрия, а с другой — эндолимфа с большим содержанием ионов калия. Между ними создается разность потенциалов от 70 до 100 милливольт, которую и решила использовать группа Мерсье.

Внутренее ухо в качестве генератора

Ученые провели серию экспериментов на морских свинках (Cavia porcellus) — у этих грызунов анатомия и физиология уха схожа с человеческой. Замеры показали, что улитка морских свинок генерирует ток от 14 до 28 микроампер с напряжением от 30 до 55 милливольт. Полученная на выходе мощность этой "батарейки" с учетом сопротивления электродов и других ограничений составила от 1,1 до 6,3 нановатт.

Такая низкая сила тока и мощность поставила перед исследователями две проблемы. Первая из них заключалась в том, что электроника на базе транзисторов требует для работы напряжение как минимум в сотни милливольт. Вторая состояла в том, что даже самые энергоэффективные электронные схемы требуют мощности в сотни раз больше.

Ученые решили проблему, создав специальную схему, которая запускалась в работу извне, с помощью беспроводного микроволнового излучателя энергии (работающего по тому же принципу, что и беспроводные считыватели для бесконтактных карт в турникетах метро). Антенна на микросхеме принимала энергию, схема начинала работать, потребляя мощность в сотни раз меньшую, чем существовавшие до сих пор схемы.

Во время эксперимента микрочип размером 9 на 11 миллиметров проработал на "ушном" электричестве грызуна в течение пяти часов, передавая на частоте 2,4 гигагерца данные о напряжении в улитке. Исследователи не стали имплантировать сам чип, но они отмечают, что устройство вполне могло бы поместиться в полость среднего уха морской свинки. Кроме того, авторы статьи проверили, как электроды повлияли на слух — как оказалась, слух у грызунов понизился только в области около 23 килогерц, сообщает РИА-Новости.



Теги: MIT, Внутренее ухо, Электричество, Питание




Новое по теме: Наука


Тематические новости:


Категория: Техника » Наука
| 12-11-2012, 20:51 | Просмотров: 1493 | Комментарии (0)

Реклама

 

Загрузка ...

 

 




Комментарии:


Добавление комментария:

 Ваше Имя:
 Ваш E-Mail:
Введите код:

( Ctrl + Enter )

 






Copyright 2005 - 2016 © GizMod.Ru | GizModo.Ru | GizmoSoft.Ru | GizMobi.Ru
При републикации приветствуется ссылка на первоисточник.
Запросов: 3 (0,0552).