Радуга Звуков

Ученые снабдили радио-чип энергией от «природного аккумулятора» в ухе

Ученые снабдили радио-чип энергией от «природного аккумулятора» в ухе
Исследователям Массачусетского технологического института (MIT) впервые удалось снабдить энергией имплантируемое электронное устройство, используя электрические потенциалы, которые находятся во внутреннем ухе.

Глубоко во внутреннем ухе млекопитающих существует природный аккумулятор, точнее, отсек, наполненный ионами, который генерирует электрический потенциал, чтобы проводить нервные сигналы. Группа исследователей из MIT, а также Массачусетской отоларингологической клиники и отделения медицинских наук и технологий Гарвард-MIT, представила доказательства того, что аккумулятор во внутреннем ухе может питать энергией имплантируемые электронные устройства без ущерба для слуха.

Такие устройства способны отслеживать биологическую активность в ушах пациентов с нарушениями слуха или вестибулярного аппарата или контролировать реакцию на лечение. В конечном счете, они сами могут применяться для лечения.

В ходе экспериментов хирург-отоларинголог Массачусетской клиники Константин Станкович и аспирант MIT Эндрю Лысаг имплантировали электроды в биологические аккумуляторы ушей морских свинок. К электродам прилагались маломощные электронные устройства, разработанные Лабораторией технологии микросистем (MTL) при MIT. После имплантации морские свинки нормально реагировали на слуховые тесты, а устройства смогли беспроводным путем передавать на внешний приемник данные о химическом составе в ухе.

Чип для внутреннего уха

На фото чип для внутреннего уха, разработанный в MIT.
 
 «Раньше было принято считать, что пространство, в котором имеется высокий потенциал, недоступно для имплантируемых устройств, потому что проникновение в него крайне опасно для организма, - говорит Станкович. – В течение 60 лет мы знали, что этот аккумулятор существует и что он чрезвычайно важен для нормального слуха, но никто не пытался использовать его для питания полезной электроники».

Ухо преобразует механическое усилие (вибрации барабанной перепонки) в электрохимический сигнал, который может обрабатывать мозг, а биологический аккумулятор является источником тока для этого сигнала. Расположенный в улитке аккумуляторный отсек делится пополам мембраной, некоторые клетки которой предназначены для закачки ионов. Дисбаланс ионов калия и натрия на противоположных сторонах мембраны, в сочетании с конкретным расположением насосов, создает электрическое напряжение.

Хотя это напряжение имеет самый высокий уровень в организме (по крайней мере, за пределами отдельных клеток), на самом деле оно очень низкое. Кроме того, чтобы не повредить слух, устройство, питаемое от этого биологического аккумулятора, должно использовать только малую часть его мощности. Ученые обратились к группе под руководством Ананты Чандракасана в MTL, которая оснастила чип радиопередатчиком со сверхнизким потреблением энергии, благодаря чему ученые смогли получать свои результаты измерений.

При этом, хотя радиопередача и является гораздо более эффективной, чем передача, которая используется в сотовых телефонах, она все же не может работать напрямую от биологического аккумулятора. Поэтому чип MTL также содержит схему преобразования мощности, которая постепенно накапливает заряд в конденсаторе. Напряжение биологического аккумулятора колеблется, поэтому схеме управления требуется примерно от 40 секунд до 4 минут, чтобы накопить заряд, достаточный для питания радио. Таким образом, частота сигнала сама по себе свидетельствует об электрохимических свойствах внутреннего уха.

Чтобы снизить потребление энергии, схему управления пришлось радикально упростить, но, как и радиопередача, она все еще требует более высокого напряжения, чем то, которое может предоставить биологический аккумулятор. Как только схема управления запущена, она начинает работать сама по себе; проблема заключается в том, как заставить ее заработать.

Исследователи MTL решили эту проблему путем единовременного импульса радиоволн. «В самом начале мы должны дать системе толчок, чтобы запустить ее, - говорит Чандракасан. – Как только мы сделаем это, мы сможем перейти на автономную работу. Схема начинает управлять выходным сигналом».
 
Станкович и Лысаг имплантировали электроды, подсоединенные к чипу MTL, с обеих сторон мембраны, разделяющей биологический аккумулятор каждого уха морской свинки. В ходе экспериментов сам чип оставался за пределами тела морской свинки, но он достаточно мал для того, чтобы разместиться в полости среднего уха.

Клифф Мегерян, президент по отоларингологии университета Case Western Reserve и университетской клиники, сказал, что он видит три возможных области применения результатов данного исследования: кохлеарные импланты, диагностика и имплантируемые слуховые аппараты.

«Тот факт, что генерировать питание для маломощных схем может улитка сама по себе, повышает возможность использования этого механизма для питания кохлеарного импланта, - говорит Мегерян. – Представьте себе, что мы могли бы измерить это напряжение при разных заболеваниях. Это могло бы дать нам диагностический алгоритм на основе отклонения электрического выходного сигнала. Я не готов сказать, что мы уже располагаем действующей технологией», - продолжает ученый. Однако он добавляет: «Если бы мы могли задействовать природный источник электричества в улитке, это могло бы стать движителем слуховой технологии будущего».



Возврат к списку

Ангарск
82 квартал, д. 2, офис 1
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3955) 52-19-98
+7 (950) 060-07-20
Архангельск
Троицкий пр-т, д. 158
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8182) 27-54-69
Астрахань
ул. Ленина/ Дарвина, д. 52/2, литер А, помещение 09
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8512) 52-28-90
Барнаул
ул. Шевченко, д.52а (пр-т Ленина, д. 56)
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3852) 39-03-09
+7 (3852) 36-77-00
Белгород
проспект Богдана Хмельницкого, д. 77
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4722) 33-05-36
Братск
Центральный жилой район, ул. Мира, 42
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3953) 41-11-42
Владивосток
Океанский пр-т, 76
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (423) 242-19-20
Владимир
ул. Б. Московская, д. 10
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4922) 32-30-38
+7 (915) 792-46-25
Волгоград
ул. Невская, д.11а, офис № 19
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8442) 37-37-09
Вологда
ул. Ленинградская, д. 40
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8172) 21-02-92
Воронеж
Коминтерновский р-н, Московский пр-т, д. 80
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (473) 22-47-966
Горно-Алтайск
Коммунистический пр-т, 51
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7( 38822) 2-23-10
+7 (913) 693-50-40
Екатеринбург
пр-т Ленина, 10
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (343) 379-05-10
Иваново
ул. Любимова, д.3
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (915) 820-14-55
+7 (4932) 50-14-55
Ижевск
ул. Ленина, д.79
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3412) 68-66-45
+7 (3412) 56-93-30
+7 (919) 916-93-30
Иркутск
ул. Дзержинского, д. 25, офис 204
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3952) 29-11-94
+7 (914) 895-01-19
Казань
ул. Рустема Яхина, д. 4
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (843) 528-09-26
+7 (843) 250-31-36
Калининград
ул. 9 Апреля, д.7
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4012) 33-92-78 (предв. запись)
+7 (906) 218-68-98
Калуга
ул. Суворова, д. 142а
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4842) 777-101
Кемерово
пр-т Ленина, д. 107
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3842) 56-19-22
Киров
ул. Карла Маркса, 62
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8332) 37-37-73
Кострома
ул. Советская, д. 117
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4942) 46-64-87
+7 (930) 386-64-87
Краснодар
ул. Постовая, 18 литер А
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (861) 267-20-36
+7 (988) 243-05-11
Красноярск
ул. Партизана Железняка, д. 3-Б
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (391) 220-15-63
Курган
ул. Станционная, д. 41
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3522) 43-34-60
Курск
ул. Радищева, д. 25
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4712) 70-12-13
+7 (919) 170-38-09
Липецк
ул. Московская, д. 91
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4742) 31-48-38
+7 (960) 152-30-06
Магадан
проспект Карла Маркса, д. 49
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4132) 21-11-66
Мурманск
ул. Привокзальная, д. 10
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8152) 45-31-77
Набережные Челны
Проспект Сююмбике д.17 пом. 181 (41/03)
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8552) 92-32-38
Нижнекамск
ул. Корабельная, д. 27
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8555) 32-33-53
Нижний Новгород
ул. Бекетова, д. 21/16
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (831) 435-12-88
Нижний Тагил
ул. Папанина 21
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (912) 229-09-54
Новокузнецк
Октябрьский Проспект, д.7
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3843) 70-11-08
Новороссийск
ул. Советов, д. 48
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8617) 64-57-47,
+7 (989) 769-71-81
Новосибирск
ул. Челюскинцев, д. 30
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (383) 347-36-06
Обнинск
ул. Курчатова, д. 19а
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (903) 816-95-50
Омск
пр-т Карла Маркса, д. 49
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3812) 46-85-16
Орел
ул. Комсомольская, д. 126, лит. Г
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4862) 71-49-79
Оренбург
ул. Кобозева, д. 25а, каб. №34.
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3532) 77-80-71
Орск
ул. Краматорская, д. 52
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3537) 34-03-53
Пенза
ул. Суворова, д. 139
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8412) 54-14-15
Пермь
Мотовилихинский район, ул. Крупской, д. 38
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (342) 258-03-23
Петрозаводск
пр-т Ленина, д. 21,офис № 108
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (963) 744-70-13
+7 (8142) 78-37-29
Петропавловск-Камчатский
ул. Ленинградская, д. 100
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4152) 43-39-08
+7 (914) 991-32-93
Псков
ул. Советская, д. 64
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8112) 68-20-24
Ростов-на-Дону
Проспект Михаила Нагибина, д.37
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (863) 294-98-80
+7 (863) 22-72-072
Рязань
ул. Соборная, д. 17
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4912) 994-944
+7 (4912) 28-44-58
Самара
Пр. Масленникова, д. 6
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (846) 263-39-18
+7 (846) 263-53-75
Саранск
Проспект Ленина, д. 32
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8342) 47-26-74
Саратов
пр.50-лет Октября, д. 110-А, корп. 1-Б
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8452) 35-46-34
Симферополь
проспект Победы, д. 54
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
8 (3652) 57-39-34
8 (978) 980-02-16
Смоленск
Гагарина пр., д. 27
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4812) 62-32-50
Сочи
ул. Красноармейская, д.15
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8622) 54-12-38
+7 (988) 163-01-40
Ставрополь
ул. Семашко, д. 1
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8652) 75-54-24
+7 (8652) 29-53-15
Старый Оскол
м-н Королёва, 32в
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4725) 42-06-12
Стерлитамак
ул. Коммунистическая, д. 15.
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3473) 22-29-93
Сыктывкар
ул. Советская, д. 10
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8212) 24-50-75
Тамбов
ул. Московская, д. 29
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4752) 79-67-99
Тверь
ул. Советская, 64
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (991) 351-85-81
Тольятти
ул. Максима Горького, д. 61
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8482) 25-18-29
Томск
Проспект Фрунзе, дом 25
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3822) 530-535
Тула
ул. Мира, д. 29
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4872) 35-97-77;
+7 (915) 691-67-77
Тюмень
ул. 50 лет Октября, д. 54/2
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3452) 54-62-50
Улан-Удэ
ул. Кирова, д. 31
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3012) 37-90-98
Ульяновск
ул. Кирова, д.2, каб. 430
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8422) 32-04-45
Уфа
Октябрьский район, ул. Ростовская, д. 3
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (347) 248-53-90
Хабаровск
ул. Ленинградская, 56А
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4212) 30-03-04
+7 (909) 843-32-33
Ханты-Мансийск
ул. Калинина, д. 26
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3467) 33-58-03
Чебоксары
ул. Гагарина д. 7
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8352) 56-06-09
Череповец
ул. М. Горького, д. 43
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (8202) 58-73-73
Чита
ул. Коханского, 14
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (3022) 28-37-77
Элиста
6-й микрорайон, д. 1
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (847-22) 6-87-11
+7 (937) 463-87-11
Юрга
ул. Ленинградская, д. 27
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (38451) 5-06-82
Якутск
ул. Ярославского, д. 24
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4112) 43-50-45
Ярославль
ул. Ушинского, д. 8
8 (800) 770-71-39 (колл-центр)
+7 (4852) 72-07-26
+7 (980) 707-33-88