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.

Diskuze (99) Další článek: Zrychlení SSD o 300 % jen úpravou firmwaru

Témata článku: Technologie, Baterie, Čipy, Choroba, Org, Současný prototyp, Čip, Malé zařízení, Kardiostimulátor, Přesné nastavení, Obří zařízení, MW energie, Tkáň, Živý přenos, Alexander, Zdroje energie, Budoucí možnost, Kabelové spojení, Kovové tělo, Deep, Živá data, Speciální vysílač, Ozáření, Počítačová simulace, Elektrický impuls


Určitě si přečtěte

AMD vs. Intel+Nvidia: Stejný herní notebook, stejná cena. Který je lepší?

AMD vs. Intel+Nvidia: Stejný herní notebook, stejná cena. Který je lepší?

** Acer Predator Helios 500 je poctivý velký herní notebook ** platforma AMD zdatně konkuruje tandemu Intel+Nvidia ** Srovnání nevyznívá jednoznačně

Tomáš Holčík | 36

22 užitečných rozšíření pro Chrome: Naučte prohlížeč nové věci

22 užitečných rozšíření pro Chrome: Naučte prohlížeč nové věci

** Prohlížeč Chrome obsahuje širokou škálu funkcí, neumí ale všechno ** Jeho schopnosti můžete rozšířit pomocí rozšíření ** Vybrali jsme pro vás zajímavé a užitečné doplňky

Karel Kilián | 16

Na čem běží Seznam.cz: Běžný standard už nestačí, přechází na vlastní cloud i servery

Na čem běží Seznam.cz: Běžný standard už nestačí, přechází na vlastní cloud i servery

** Seznam nám prozradil detaily k jeho nové platformě SCIF ** V rámci jednoho privátního cloudu sjednocuje většinu služeb ** Vedle softwaru vyvíjí i vlastní hardware

Karel Javůrek | 14

Jak jsme je mohli používat? V těchto věcech Windows 10 předčí staré Sedmičky

Jak jsme je mohli používat? V těchto věcech Windows 10 předčí staré Sedmičky

** Windows 10 nejsou jen moderní aplikace, ale i spousta vychytávek a funkcí navíc. ** U většiny z nich si ani neuvědomujeme, že byly někdy jinak. ** Některé věci jsou zcela nové, jiné zase pocházejí už z Windows 8.

Vladislav Kluska | 215

Moral machine: Už víme, zdali je lepší zabít psy, sebe nebo matky na přechodu

Moral machine: Už víme, zdali je lepší zabít psy, sebe nebo matky na přechodu

** Jak byste se sami vypořádali s tramavajovým dilematem? ** Vědci před lety spustili globální dotazník ** Nyní se pochlubili s výsledky

Jakub Čížek | 153

Více systémů na jednom počítači: Vybrali jsme nejlepší programy pro virtualizaci

Více systémů na jednom počítači: Vybrali jsme nejlepší programy pro virtualizaci

** Chcete na svém počítači vyzkoušet jiný operační systém? ** Jednoduchá cesta vede přes virtualizaci ** Přinášíme pět nejlepších programů virtualizaci operačních systémů

Karel Kilián | 104