Диаманти от ядрени отпадъци за захранване на изкуствени невронни импланти в продължение на десетилетия

Сподели

Arkenlight и Axorus се обединиха за прототип на първия изкуствен неврон, захранван от диамантена бетаволтаична батерия, направена от ядрени отпадъци. Целта е да се разработят импланти от медицински клас с енергийни източници, които ще издържат десетилетия без зареждане.

Преди това разгледахме подробно технологията за бетаволтаични батерии на Arkenlight, базирана на диаманти. Накратко, тази компания е създадена от изследователи от университета в Бристол, които разработиха средство за вземане на парчета радиоактивни отпадъци от атомни електроцентрали – по-специално въглерод-14 и тритий от части на реактора, които са били изложени на радиация на горивни пръчки – и преобразуване ги в диаманти, които могат да събират високоенергийните електрони или бета частици, които излъчва, и да ги превръщат в използваемо електричество.

Тези бета-волтаични батерии ще генерират енергия за изключително дълго време – някои могат да бъдат проектирани да издържат десетилетия, други – хиляди години, в зависимост от периода на полуразпад на специфичния изотоп, който използват. И въпреки факта, че са направени от радиоактивни ядрени отпадъци, Arkenlight казва, че са много безопасни за употреба в близост до или дори вътре в човешкото тяло, тъй като бета-лъчението от този вид не прониква далеч в тъканите, а изключителната твърдост на диамантената структура го прави почти невъзможно да се счупи.

Ядрената диамантена батерия на Arkenlight, на етап предпроизводствен прототип

Аркенлайт

Важно е да се отбележи обаче, че тук говорим за малки количества енергия и че други компании, които обещават да захранват потребителски устройства и електрически автомобили с батерии с ядрени диаманти, тепърва ще демонстрират как ще го направят, без да имат по-големи батерии и по-тежки от самите устройства.

Напоследък Arkenlight работи с френската компания Axorus, за да проучи възможността за използване на бетаволтаични микробатерии за захранване на изкуствените неврони, които Axorus разработва.

Тези изкуствени неврони са проектирани да влизат в нервната система на пациента и да изпълняват различни функции, базирани на способността им да комуникират с биологични неврони, да “слушат” сигнали, изпращани от други неврони и други системи, и да изпращат собствени сигнали, където е необходимо. . “Това е CMOS верига,” пише на уебсайта на компанията, “до 1000 пъти по-енергийно ефективна и до 10 пъти по-малка от биологичен неврон. Много високата му чувствителност го прави идеален за медицински импланти.”

Тези изкуствени неврони могат да бъдат вкарани в нервната система, където е необходимо.  Те могат да четат сигнали от биологични неврони и да приемат данни от външни системи и след това да изпращат електрически сигнали обратно в нервната система
Тези изкуствени неврони могат да бъдат вкарани в нервната система, където е необходимо. Те могат да четат сигнали от биологични неврони и да приемат данни от външни системи и след това да изпращат електрически сигнали обратно в нервната система

Axorus

Има различни начини, по които Axorus се надява да използва тези видове устройства. В момента компанията разработва изкуствена ретина, която сдвоява редица изкуствени неврони с фотодиоди, създавайки матрица от “пиксели”, които могат да четат входящата светлина и да изпращат електрически сигнал до мозъка през зрителния нерв. Проектиран за пациенти, страдащи от възрастова дегенерация на макулата, той има за цел да върне на хората централната част от зрението им, макар и първоначално само в черно и бяло.

Тези изкуствени ретини ще се захранват от самата околна светлина, но Axorus търси решения за захранването им през нощта, а компанията има предвид редица други приложения за своите изкуствени неврони в мозъка, ендокринната система, червата и пикочната система, където те потенциално могат да лекуват всички видове заболявания – но няма да има светлина, която да ги захранва.

Малка, безопасна бетаволтаична батерия, която издържа десетилетия, може да бъде идеална за тези устройства, така че Axorus и Arkenlight си партнираха, за да изградят доказателство за концепцията: първият изкуствен неврон, захранван от тритиев радиоволтаичен микро-генератор. Ето го.

Ранната тритиева бета-батерия на Arkenlight, в черната кутия, захранва изкуствен неврон на Axorus, в кръга на светлината, като доказателство за концепцията и двете компании се надяват да доведат до имплант от медицински клас
Ранната тритиева бета-батерия на Arkenlight, в черната кутия, захранва изкуствен неврон на Axorus, в кръга на светлината, като доказателство за концепцията и двете компании се надяват да доведат до имплант от медицински клас

Аркенлайт

Светлото петно ​​отгоре е самият неврон, а голямата черна кутия отдолу помещава бета-батерията. Ако това изглежда малко голямо, за да се побере в очната ви ябълка, не се притеснявайте; Целевият размер на Arkenlight за тази тритиева батерия е квадрат 4×4 mm (0,16 x 0,16 инча) с дебелина под 50 микрона. Въпреки че крайната мощност и очакваният живот все още предстои да бъдат определени, компанията казва, че очаква тези неща да генерират микровата мощност в продължение на десетилетия.

Все още има начин. „Въпреки че сега произвеждаме диаманти“, казва ни по имейл главният изпълнителен директор на Arkenlight Морган Бордман, „пътят към минимално жизнеспособен продукт изисква множество итерации в усъвършенстването на рецептата и процеса, за да осигурим възможно най-високата плътност на мощността. По този път трябва да провеждат много тестове, за да дефинират и гарантират стандарти за последователно производство и безопасност. Това не са тривиални задачи и изискват много време и усилия. Все още сме няколко години далеч от предлагането на търговски продукт, въпреки че работим с ранните клиенти (като Axorus) в привеждането на нашите усилия в съответствие с техните нужди. Тези видове ранно изследователско сътрудничество са типични и силно подкрепящи, тъй като насърчават разработването на продукта и обикновено завършват с търговски отношения.”

Все пак компанията продължава да се надява, че може да комерсиализира нещо до 2024 г. и ако успее да докаже, че тези батерии са безопасни и надеждни в човешкото тяло и доставят полезно количество енергия в малък пакет, може да открият редица други медицински приложения за включване надолу по пистата. Очарователни неща. Вижте видеоклип за технологията за изкуствена ретина и неврони Axorus по-долу.

Изкуствена ретина Axorus

Източник: Аркенлайт / Axorus



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели