MIT研制出可植入大腦的生物電池 可驅(qū)動(dòng)電腦
眾所周知,葡萄糖可補(bǔ)充能量,使人體細(xì)胞更活躍。但葡萄糖能夠?yàn)榭芍踩脶t(yī)療設(shè)備甚至是未來(lái)的生物計(jì)算機(jī)提供能量嗎?答案是肯定的,體液中的酶可以氧化葡萄糖生物燃料電池,從而產(chǎn)生所需要的電能,而且法國(guó)一科研小組已經(jīng)研制出了可為人造器官供電的葡萄糖生物燃料電池。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/133576.htm今天我們要介紹的也是葡萄糖生物燃料電池,但是與之前的燃料電池有很大區(qū)別。該葡萄糖燃料電池由美國(guó)MIT的科研小組研制而成,采用硅和白金材料,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝流程制作而成。類(lèi)似于需氧動(dòng)物細(xì)胞在酶和氧氣的作用下將葡萄糖分解成電子,白金可充當(dāng)催化劑的角色,將電子從葡萄糖分子中分解出來(lái)。這塊生物燃料電池可以產(chǎn)生幾百微瓦(1微瓦=1/10毫瓦)的電能,堪比計(jì)算器內(nèi)的太陽(yáng)能電池。這些電能用來(lái)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的電腦或者是觸發(fā)人體內(nèi)大腦內(nèi)的神經(jīng)元簇都綽綽有余。但是,理論上來(lái)講,該燃料電池會(huì)消耗人體大腦內(nèi)的一部分能量,即使你并不會(huì)察覺(jué),不過(guò)你可能會(huì)突然發(fā)現(xiàn)自己變得很容易餓。
從尺寸方面來(lái)講,這塊燃料電池可謂相當(dāng)小巧,最大僅為64*64mm(2.5*2.5in),小則只有幾毫米,如下圖黃色方塊所示。最大的黃色方塊是64*64mm的電池,在其周?chē)性S多更小的電池。按常理來(lái)說(shuō),燃料電池的供電能力和其尺寸大小是成正比的,但是如果尺寸過(guò)大,要將其植入人體大腦就會(huì)增加許多難度。所以MIT研究團(tuán)隊(duì)就研制出了一些更微型的燃料電池,如果想要達(dá)到和大尺寸燃料電池同等的供電能力,多植入幾塊微型電池就ok了,而且操作起來(lái)會(huì)容易許多。
基于以下兩方面的原因,我們可以說(shuō)這是一個(gè)令人振奮的發(fā)現(xiàn):該燃料電池具備高度的合成性,而且無(wú)需先進(jìn)的芯片制造技術(shù)就可以將其制造出來(lái)。
其實(shí),葡萄糖燃料電池之前在其他領(lǐng)域也有應(yīng)用,如心臟起搏器,但是他們使用的是生物酶(類(lèi)似于人體內(nèi)的生物酶),而且需要不斷補(bǔ)充。而白金材料則可以源源不斷地從葡萄糖內(nèi)分解出電子。此外,白金具備良好的生物相容性,不會(huì)遭到免疫系統(tǒng)的排斥。腦脊髓液幾乎是不含細(xì)胞的葡萄糖液體,正是這些液體將大腦和脊柱隔離開(kāi)來(lái)的。當(dāng)然這里所說(shuō)的腦脊髓液內(nèi)不含細(xì)胞,是指幾乎不含白細(xì)胞,所以就不會(huì)對(duì)燃料電池產(chǎn)生排斥了。
值得一提的是,這次研究的領(lǐng)頭人——也就是MIT電子工程及計(jì)算機(jī)科學(xué)系副教授Rahul Sarpeshkar,曾經(jīng)也是混合型數(shù)字化生物設(shè)備項(xiàng)目的領(lǐng)頭人。截止目前,植入式設(shè)備大部分都需要通過(guò)外接設(shè)備進(jìn)行充電,但是Sarpeshkar團(tuán)隊(duì)這次研究的燃料電池,就可以讓植入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)自行供電
該燃料電池技術(shù)一旦成熟,將會(huì)用于為頭蓋骨或脊髓內(nèi)超低功耗的植入式設(shè)備提供能量來(lái)源,亦或是應(yīng)用于腦機(jī)接口領(lǐng)域的研究,如解碼大腦活動(dòng),然后通過(guò)功能性電刺激讓人體假肢作出相應(yīng)的動(dòng)作。
評(píng)論