Bezdrátový čip v živém organismu nepotřebuje baterii

Vědci poprvé vytvořili kombinaci bezdrátového čipu umístněného v živém zvířeti, který je napájen na dálku a ovládá tep fungujícího srdce. Co bude následovat?

Spojení elektroniky a živé tkáně už je realizováno poměrně dlouho, a to nejen v rámci jednodušších zařízení ovládající srdce člověka (kardiostimulátor), ale také mozku.

Ve všech případech bylo ale nutné použít baterii nebo případné spojení kabelem mimo organismus. Jak už ale víme z běžných domácností, kabely jsou otravné a relativně dost věcí postupně spěje k bezdrátovému spojení, včetně přenosu energie.

Miniaturizace bezdrátového přenosu energie

Bezdrátové napájení je dnes dostupné třeba u vybraných tabletů nebo telefonů, bohužel zahrnuje poměrně rozměrnou cívku, kterou by asi nikdo z nás nechtěl mít v těle. Vědci ze Stanfordské univerzity ale našli způsob, jak přijímač energie výrazně zmenšit.

Klepněte pro větší obrázek
Současná generace kardiostimulátorů je obří a má tak řadu problémů

Klasickým problém současných technologií pro bezdrátový přenos energie jsou velké ztráty nejen v rámci vzdálenosti, ale i materiálu, který je mezi vysílačem a přijímačem. Po analýze dokázali vědci nají konkrétní vysoké frekvence, které jsou nejlepší z pohledu přenosu skrze živou tkáň s co nejmenšími ztrátami. Asi nikdo by nechtěl, aby mu u srdce nebo hlavy vysílala nějaká elektronika velkou dávku energie přímo do těla, kde se zbytečně absorbuje mimo přijímač.

Výsledkem je nejen speciální vysílač v podobě dírkovaného kovového plátku, který je napájen běžnou baterií z mobilu, ale také miniaturní drátový přijímač ve tvaru kruhu s průměrem pouze 0,8 milimetrů. V současné verzi je efektivita taková, že při vysílání 250 mW energie se skrz čtyři centimetry živé tkáně dostane k přijímači přibližně 10 mW.

Klepněte pro větší obrázek
Vědci nejdříve vytvořili počítačovou simulaci pro zjištění optimální konstrukce a frekvencí elektromagnetického zážení, které snadno pronikne živou tkání a bude mít malý negativní efekt na okolní tkáň (Zdroj: APS.org)

K přenosu energie se používají vysoké frekvence v oblasti gigahertzů, což se dříve předpokládalo, že nebude možné z několika ohledů – ztráty výkonu i nebezpečí pro tkáň. Vědci ale po řadě počítačových simulací našli přesné nastavení, které je optimální pro průnik tkání i minimální negativní efekt z ozáření.

Funkční prototyp kardiostimulátoru

Vytvořená technologie přenosu energie byla použita pro výrobu prototypu jednoduché kardiostimulátoru, který korigoval tep srdce králíka. Králík měl u srdce miniaturní elektronický čip, který obsahoval nejen zmíněný přijímač, ale i další komponenty pro elektrický impuls. To vše s miniaturními rozměry 3 mm, kdy se celé zařízení vejde na špičku prstu.

Klepněte pro větší obrázek
Prototyp nového kardiostimulátoru, který byl otestáván se srdcem králíka (Zdroj: Alexander J. Yeh)

Vysílač s baterií byl umístěn na králíkovi v přesně daném místě, aby došlo k co nejlepšímu zaměření a přenosu energie skrz tělo.

Řešení bylo otestované i na prasečí tkáni, srdci i mozku, což ukazuje další možnosti, kde lze tuto technologii použít. Zajímavostí je, že tým vědců rovnou založil společnost Vivonda Medical, která je zaměřená na finalizaci této technologie i pro použití u lidí.

Kromě použití coby miniaturního kardiostimulátoru v těle, lze totiž vyrobit podobně malé zařízení i pro DBS (Deep Brain Stimulation) pro zmírnění některých následků Parkinsonovy choroby a dalších nemocí.

Budoucnost nanobotů?

I když se jedná o poměrně jednoduchou technologií zaměřenou na řešení potíží u některých nemocí, možná ukazuje i budoucí možnosti bezdrátového napájení elektroniky, která nám třeba bude kolovat uvnitř těla. Koncept nanobotů už není žádná vědeckofantastická představa, s další miniaturizací bude možné sestrojit stroje menší než jsou třeba buňky a vědci už podobné nanostroje experimentálně vyrábí.

Klepněte pro větší obrázek
Budou nanoboti používat bezdrátový přenos energie? Pravděpodobnější varianta počítá s vlastním generátorem z tepla nebo pohybu v těle. (Zdroj: Nature)

Napájení nanostrojů pomocí bezdrátového přenosu by mohla být jedna z variant, jak jim předávat potřebnou energii a samozřejmě i informace. Vzhledem k vývoji získávání zdroje energie v nanorozměrech se ale spíše setkáme s tím, že nanoboti budou mít vlastní generátor, který bude čerpat energie třeba z tepla našeho těla nebo pohybu v krvi. V tak malých rozměrech je totiž potřeba opravdu velmi malé množství energie.

Témata článku: Technologie, Čipy, Baterie, Alexander, Deep, Nature, Zdroje energie, Obří zařízení, Kabelové spojení, Čip, Vědec, Živý mozek, Kovové tělo, Živý přenos, Choroba, Současný prototyp, Srdce, Jednoduché tělo, Počítačová simulace, Živá data, Malé zařízení, Elektronický čip, Tkáň

99 komentářů

Nejnovější komentáře

  • MannikCZ 24. 5. 2014 23:38:12
    Někde jsem četl, že už dokážou vyrábět energii z cukru v krvi, takže to...
  • uzivatel_cz 24. 5. 2014 18:09:51
    Parada.
  • dolph1888 24. 5. 2014 15:56:19
    Následovat nebude nic dobrého a mě rozhodně jako některé rodiče nenapadlo...
Určitě si přečtěte

Další důkaz o existenci Planety 9

Další důkaz o existenci Planety 9

21.  7.  2017 | Jiří Černý | 3

Vrcholí bitcoinová občanská válka. Populární kryptoměně hrozí krize nebývalých rozměrů

Vrcholí bitcoinová občanská válka. Populární kryptoměně hrozí krize nebývalých rozměrů

** Všichni chtějí rychlejší a lepší Bitcoin ** Jenže každý má trošku jiné zájmy ** Spor může už za pár dnů skončit velkou krizí

16.  7.  2017 | Jakub Čížek | 73

Nový solární článek dokáže zachytit téměř veškerou energii světelného spektra ze Slunce

Nový solární článek dokáže zachytit téměř veškerou energii světelného spektra ze Slunce

** Vědci vytvořili nový typ solárního článku, který se pyšní neuvěřitelnou efektivitou ** Speciální trojrozměrná struktura dokáže zachytit téměř všechny vlnové délky světla ze Slunce ** Systém solárního článku využívá koncentrátorových čoček pro světlo

Včera | Karel Javůrek | 6


Aktuální číslo časopisu Computer

Test 11 telefonů do 6 000 Kč

Postavte si a přetaktujte počítač

Srovnali jsme 7 sportovních kamer

Která zaměstnání nahradí roboti?