用耳朵发电?
生物是这个地球最神奇的创造。每一个生物都是利用能量的专家。最近最吸引人的研究领域就是细胞膜上的能量转化和电子传递。
整个人体就是个电子元件。我们的各个器官从环境中收集到信号,然后把信号转变成电信号,供大脑进行判断。耳朵就是一个可以把波动信号转变成电信号的装置。在人的耳蜗里面,存在着一个明显的电压,这个是人体表面最大的电压变化了,如果不算细胞内的电压变化的话。
哺乳动物的内耳深处都是一个天然电池:一个充满了离子的小室,能产生电压驱动神经信号。来自麻省理工学院、马萨诸塞眼耳医院等单位的研究人员,首次证明了这种“电池”能给植入的电子设备供电,而且不会损害听力。
生物电池
“60年前我们就知道有一种‘电池’对听力非常重要,但没人会用它给电器供电。”马萨诸塞眼耳医院耳外科医生康斯坦尼亚?斯坦科维奇说。
耳朵能把机械压力――耳膜的振动转换为大脑可处理的电信号,而生物电池是信号电流的电源。电池室位于内耳一个叫做耳蜗的地方,由一层膜隔开,这里一些细胞已经特化成专用的离子泵。膜的另一边是不平衡的钾、钠离子,结合这些细胞泵的特殊排列形式,就产生了电压。虽然此处电压是体内最高的(至少对单个细胞而言),但仍然非常低,而且为了不扰乱听力,可用电流只能占其很小一部分。
麻省理工学院微系统技术实验室研究员安纳萨?钱德拉卡珊小组开发的低功率芯片正好解决了这一问题。他们还在芯片上装了一种超低功率无线发射器,以获得所检测的数据。由于生物电池的电压不稳定,芯片上还装了电源转换线路,就像一般电子设备电源线两端的盒式转换器,能逐渐充电。充电时间一般为40秒到4分钟,就能给发射器供电。信号频率本身就指示了内耳的电化性质。
前景看好
在实验中,研究人
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