中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在麻省理工學(xué)院與哈佛大學(xué)的一項(xiàng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)中，豚鼠的內(nèi)耳可以充當(dāng)電池使用。上圖中一位動(dòng)物醫(yī)學(xué)官員正在對(duì)一只不相關(guān)的豚鼠進(jìn)行檢查。
由豚鼠內(nèi)耳供能的無(wú)線信號(hào)發(fā)射器。
北京時(shí)間11月20日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，這一《黑客帝國(guó)》中出現(xiàn)的情景還僅僅是一個(gè)科幻概念，距離實(shí)現(xiàn)尚待時(shí)日。不過(guò)，在最近一項(xiàng)研究中，豚鼠的內(nèi)耳被成功地轉(zhuǎn)化為生物電池，預(yù)示著類似技術(shù)很可能在人類身上成為現(xiàn)實(shí)。豚鼠的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)與人類的非常相似。研究者將電極植入豚鼠的內(nèi)耳中，成功地為連接電極的無(wú)線電發(fā)射器提供了電能。整個(gè)過(guò)程中，豚鼠的聽力未受到大的傷害。這是科學(xué)家首次能夠控制哺乳動(dòng)物體內(nèi)的電化學(xué)能，為在人類內(nèi)耳中植入醫(yī)療傳感器提供了新途徑。
“這項(xiàng)研究將使我們得以發(fā)展完全植入人體的電子設(shè)備(如帶有無(wú)線芯片的內(nèi)耳傳感器)，而不需要再植入傳統(tǒng)的電池，”麻省理工學(xué)院的電子工程師及計(jì)算機(jī)科學(xué)家Anantha Chandrakasan在電子郵件中說(shuō)，“這個(gè)系統(tǒng)將可以維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)。”
植入的電子設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)耳的健康，還可指示其附近幾毫米之內(nèi)的人體組織如頸動(dòng)脈、面部神經(jīng)和大腦顳葉的情況。Chandrakasan的合作者，哈佛大學(xué)的聽覺外科醫(yī)生斯坦科維奇(Konstantina Stankovic)稱，未來(lái)的感受器還可用于檢測(cè)兒童的聽力障礙，或者為士兵以及有聽力減弱風(fēng)險(xiǎn)的工人提供幫助。
在此之前，一些動(dòng)物如蟑螂、蝸牛和蛤類等已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里成為了活體電池。不過(guò)，這次的研究首次揭示了控制哺乳動(dòng)物體內(nèi)電化學(xué)能的方法，也為在人類身上實(shí)現(xiàn)類似構(gòu)想提供了可能。“內(nèi)耳電池”的電力來(lái)自內(nèi)耳內(nèi)淋巴液和外淋巴液的電荷差。這一能量來(lái)源相對(duì)其他方法如體熱、肌肉運(yùn)動(dòng)或顫動(dòng)等更加穩(wěn)定。哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)將研究成果發(fā)表在11月11日的《自然—生物技術(shù)》(Nature Biotechnology)上。
斯坦科維奇說(shuō)：“內(nèi)耳特別具有吸引力，因?yàn)樗且粋€(gè)非常穩(wěn)定的能量來(lái)源，而且自始至終貫穿人的一生。”不過(guò)，由于內(nèi)耳的電壓，即電荷差太小，以致于開始的時(shí)候需要用一個(gè)無(wú)線電波脈沖來(lái)刺激控制線圈的啟動(dòng)。研究者還需要設(shè)計(jì)匹配的電子設(shè)備，因?yàn)閮?nèi)耳電量很小，功率只有幾納瓦特(1納瓦特為1瓦特的十億分之一)，所以需要先累積足夠的電荷之后才能為設(shè)備供電。
“因此，要先通過(guò)存儲(chǔ)裝置積累電能，然后為需要電量更大的設(shè)備供電，”Chandrakasan解釋道，“當(dāng)信號(hào)發(fā)射器和傳感器關(guān)閉的時(shí)候，我們必須能控制電能也完全關(guān)閉。”
聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)還希望制造出大小更合適的電極，盡可能減少收集電能過(guò)程對(duì)內(nèi)耳的損傷。下一步，研究人員計(jì)劃將電極和電子設(shè)備同時(shí)植入豚鼠的耳朵中，而非僅僅植入電極。“我們希望能研制出完整的、包括小型傳感器可的植入設(shè)備，”斯坦科維奇說(shuō)，“最終，我們希望這項(xiàng)技術(shù)能應(yīng)用在人的身上。”
