Vědci z institutu Georgia Institute of Technology nedávno předvedli, že tenký, velmi dlouhý a takřka neviditelný nano-drátek může převádět pohybovou energii srdce či plic (tedy pravidelně se stahujících svalů) v těle pokusné krysy na elektrický proud. U lidí by tedy podobné nano-generátory, vhodně aplikované na svaly srdce či plic, jednou mohly poskytovat kompletní napájení zdravotnických implantátů.
K pokusu bylo využito nano-drátku vyrobeného z oxidu zinku, který při mechanickém zatížení vykazuje piezoelektrický efekt. No a jelikož vědec Zhong Lin Wang předvedl podobný efekt v nano-měřítku již někdy v roce 2005, byl od všeho už jen krok k nápadu s pohonem techniky čistě jen svaly organismů.
Samozřejmě, jelikož se v lidském těle elektrické impulzy již používají k řadě funkcí, musel by se podobný nano-drátek obalit i nějakým polymerem v rámci svého kompletního oddělení od okolí a tělních tekutin. A jak efektivní takový převod vlastně je? Systém umístěný na bránici krysy (tj. sběr energie z dýchání), obohacený o vše nezbytné v nano-provedení, pospolu zvládl vyprodukovat 4 pA @ 2 mV, při napojení na srdce pak 30 pA @ 3 mV.
To se zdá jako docela málo, ovšem vědec již předvedl prototyp sítě, tvořené stovkami podobných drátků. Má tím pádem za to, že jeho generátory z oxidu zinku budou ve větším počtu skvělým zdrojem energie pro budoucí tělesné senzory, které budou hlídat náš tlak, průvodní znaky rakoviny a podobně. Tyto senzory si mají říct v praxi o 1 µW. Díky skutečnosti, že u podobných senzorů nebudeme muset nasazovat nic v duchu tradičního velkého akumulátoru, opět otevřeme další dveře, umožňující umístění senzorů i do těch nejvíce citlivých oblastí lidského těla.
Zdroj: ZDE
Komentáře
Jakými kravinami se ale výzkumníci dovedou zabývat!?!
Motat člověku kolem srdce drát z oxidu zinku pro získání 30pA@3 mV - tedy 30E-12 x 3E-3 = 90E-15 W - to jest 0,09 pW. Tím chcete napájet třeba kardiostimulátor? Vždyť mu to nestačí ani na monitorování funkce srdce, natož na nějaký výboj, aby se srdce nahodilo nebo uklidnilo!
To už je snad lepší vzpomenout si na starýho Voltu a jeho žabí stehýnka... Když tomu chudákovi v břiše natáhnete zlatý a titanový drát, tekutina v břiše udělá elektrolyt a z této primitivní baterie získáte určitě víc energie než z toho drátem omotaného srdce.
No a teď abych si to ho snad honem nechal patentovat nebo rovnou požádal o grant nebo se za rok dočtu o tom, jak tuto baterii budoucnosti vyvíjí nějaký Amík, Frantík nebo Šikmooček...
O Voltovi si v jeho době
O Voltovi si v jeho době taky lidi mysleli jakejma zbytečnostma se zabývá. A vskutku, původní Voltův článek toho moc nedokázal. Ale byl to začátek, bez kterého by asi těžko vzniklo něco dalšího ...
Voltův článek že nic nedokázal?
Volta vzal zinek a měď a namočil to do sírovky. Získal 1.1 V. Současná většina baterií ten zinek používá dodnes. A napětí je 1,2 voltu - to jsme za ta století ale od Volty pokročili! Dobře, lionky mají 3.6 V, tak jsme to od Volty vylepšili 3x. Ale tihle výzkumníci, i když to vylepší 50x, tak je to pořád nepoužitelná hračka do laboratoří...
Navíc za Volty nikdo o elektrice nic nevěděl. Dnes jsou pro elektriku pevně dané Maxwellovy rovnice, které tvoří mantinely v elektrice, pro to co je možné. Pokud bude někdo tvrdit, že z toho "vytříská" víc, je to stejná opovážlivost, jako když tvrdí, že vynalezl perpetuum mobile...
Jo a zkuste si třeba na týden omotat poměrně nafest kolem ruky (nebo nohy nebo přes prsa) nějaký drát, abyste viděl, co to s tou rukou udělá. A teď si představte, že Vám takhle někdo omotá drátem srdce a to napořád. Jakpak dlouho asi se to bude srdíčku líbit?
Omotat drát?
Nemyslím si, že vhodně aplikovat na svaly znamená omotat a zaškrtit srdce nebo jiný sval a navíc nano-drátek bude mít jiné vlastnosti než drát, kterým jste si zkoušel omotat kolem ruky.
Jak jinak, než omotat? Přišít?
"Nemyslím si, že vhodně aplikovat na svaly znamená omotat a zaškrtit srdce nebo jiný sval" - když ne omotat, tak mě napadá jen to k tomu svalu přišít - to se mi nezdá o moc lepší řešení. Nebo Vás napadá nějaké jiné? Výzkumník mumlá cosi o piezoefektu - to znamená že ten drát musíte buď natahovat nebo ho prudce ohýbat. Obojí vyžaduje dobré spojení se zdrojem pohybu - tedy omotat nebo přišít...
Dále cituji z článku: "ovšem vědec již předvedl prototyp sítě, tvořené stovkami podobných drátků". Pokud uvažuje o síti z drátků - no tak to je řešení "obalit srdce tou sítí" nebo že by tu síťku na povrch srdce přišil? Raději hoďte síť na toho šarlatána...
Jo a k Vaší úvaze "nano-drátek bude mít jiné vlastnosti než drát" dodávám, že moje zkušenosti říkají, že čím tenčí drát, tím lépe řeže, když ho omotáte kolem prstu. A nanodrátek bude má rádius srovnatelný s ostřím žiletky, že by se do toho srdíčka nezařízl? Jo, pardon - on vědec chce ten drátek oplastovat - no jo ale tím z toho udělá normální drát a kolik let vydrží ten plast mechanické ohýbání/natahování než se zláme (nebo ho ta nanožiletka prodře)
Vážený, napsal jste
Vážený, napsal jste zajímavý příspěvek a obecně si vážím lidí, kteří používají hlavu, ovšem postrádám v něm jednu podstatnou věc - konstruktivitu. Zabýváte se tím, jak daná věc NEBUDE fungovat.
Podle všeho se v problematice orientujete, vytvořte způsob, jak danou technologii vylepšit, nebo vytvořte vlastní. Zcela upřímně, co Vám brání? Známe materiály, které jsou inertní a lze je bez potíží zakomponovat do lidského těla. Známe i takové, které jsou "kompatibilní" s živou tkání, tj. lze je pokrýt buňkami a této vlastnosti využít pro vytvoření spojů. Známe polymerní látky, které budou odolávat po dlouhá léta vlivům uvnitř lidského těla, tak i fyzickému namáhání.
Tvůrce zmíněného pidi-generátoru el. energie pouze poukázal, pokud jste to postřehl, že toto LZE udělat. To jak, to je běh na delší trať, ono vymyslet hrubé jádro a vytvořit na jeho základě sofistikované zařízení jsou dvě zcela odlišné věci a dělí je dlouhá cesta, plná těžké práce, přičemž výsledek může být i takový, že "takto to nejde".
Abyste neřekl, poskytnu nápad do "placu" - vytvořte umělé svalové vlákno, které bude sestávat mmj. ze zmíněných nano-generátorů a implantujte jej do často užívaných svalů nějakého savce, pro začátek bych zkusil svaly pohybového aparátu, které se sice neužívají trvale, ovšem jsou snadno přístupné po op. zákroky, jsou relativně mělko pod kůží a díky rozměrům poskytují dost prostoru pro nasazení celé baterie našich generátorů.
Hodně zdaru při práci. Za nápad nic nechci, a když se Vám to podaří, přijedu Vám osobně pogratulovat. Pak si získáte můj respekt a uznání.
PM.
Tak tohle mi říkal můj děda - konstruktér perpetua mobile
Tak ten Váš první odstavec přesně říkal můj děda: "hele - seš študovanej elektrikář, nápady máš, tak mi s tím raději pomož a neříkej, že to nikdy nepojede..." A s čím jsem mu měl pomoci? S ničím jednodušším, než perpetuem mobile. Jeho princip byl jednoduchý: "vezmi 12V motor, na hřídel mu připoj 24V dynamo a vývod z dynama zase připoj na ten motor. Ten motor se pak na těch 24V roztočí, jak blázen..." Děda měl v kůlně desítky nejrůznějších motorů a dynam a generátorů a traf - nevím kde to mohl tehdá všechno poshánět. A já, kazisvět, místo abych mu poradil, kam má přidat nějaký transformátor, regulátor nebo usměrňovač ("s tou tvou hlavou a vědomostmi to musíš mít vymyšlený za chvilku"), tak jsem jen pořád opakoval, že to NEBUDE fungovat, protože existuje zákon zachování energie...
A od té doby se živím jako analytik a jsem uznávaný. Popřemýšlím o předloženém projektu a hledám problémy, kvůli kterým to nepůjde. Mé (destruktivní) názory jsou ceněny, protože řečeno obrazně "je lepší, když vám někdo na začátku cesty naháže klacky a trní pod nohy. Pokud se přes ty překážky nedovedete dostat, je lépe se vrátit, než když vám někde v půli(?) cesty, když jste utrmácený a do pasu v blátě, ty klacky a trní SAMY spadnou na hlavu".
Takže se vrátím k tomu problému "věčného generátoru v těle pacienta". Kromě dříve nastolených otázek "realizačních" mám ještě jednu zásadní: "Je to vůbec potřeba?!" Dřívější kardiostimulátory vydržely na baterii 5-7 let u nynějších se očekává životnost 10-15 let (úspornější procesory a celá elektronika a úspornější impulzy). Výměna KS je (většinou) nenáročná operace a pacient při ní získá NOVÝ přístroj u kterého má jistotu, že mu bude dalších 10 let SPOLEHLIVĚ sloužit a je "chytřejší" a šetrnější k srdci, než ten předchozí.
A za ten nápad děkuji. Mám (komerčně) lepší: překladač psího štěkotu - zblblí pejskaři jsou ochotni zaplatit jakékoliv sumy, aby se dozvěděli, co jim jejich miláčci chtějí říct... Ale není to až tak úplně můj nápad. Nevíte náhodou, jak je stará pohádka o Jiříkovi?