อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากร่างกาย

By: mementototem
Writer
on Tue, 13/11/2012 - 19:31

เมื่อ 60 กว่าปีก่อน นักวิทยาศาสตร์พบว่า ภายในหูตรงบริเวณท่อขดรูปก้นหอย (คอเคลีย - cochlea) มีแบตเตอรี่ตามธรรมชาติอยู่ โดยตัวแบตเตอรี่จะถูกแบ่งด้วยเยื่อบุผิว เซลล์บางเซลล์จะปล่อยอิออนจำเพาะออกมา ทำให้เกิดความไม่สมดุลระหว่างโปแตสเซียมอิออน และโซเดียมอิออน ในอีกด้านหนึ่งของเยื่อบุผิว ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นมา หูซึ่งทำหน้าที่แปลงแรงทางกล (การสั่นของเยื่อแก้วหู) ให้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้าเคมีแล้วส่งไปให้สมองประมวลผล จะใช้แบตเตอรี่อันนี้เป็นแหล่งพลังงาน

แบตเตอรี่ตรงนี้ ผลิตกระแสไฟฟ้ามากที่สุดในร่างกาย แต่มันก็ยังน้อยเกินไปที่จะเป็นแหล่งจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ และจำเป็นต้องใช้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ไม่เช่นนั้นจะมีผลต่อการได้ยิน

Konstantina Stankovic ศัลยแพทย์ด้านโสตวิทยา (otologic surgeon) ที่ MEEI และ Andrew Lysaght นักศึกษาของ HST ได้ร่วมมือกับกลุ่มนักวิจัยของ MTL นำโดย Anantha Chandrakasan หัวหน้าฝ่ายวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ของ MIT ได้สร้างชิปส่งคลื่นวิทยุขนาดเล็กพอที่จะใส่ไว้ในหูชั้นกลาง และมีประสิทธิภาพสูงกว่าที่พบในโทรศัพท์มือถือ แต่มันไม่สามารถทำงานได้โดยตรงจากแบตเตอรี่ชีวะ ดังนั้น ชิปอันนี้จึงต้องมีตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า แล้วมาเก็บไว้ในตัวเก็บประจุก่อนที่จะใช้งาน การชาร์จประจุอาจจะใช้เวลา 40 วินาที ถึง 4 นาที ขึ้นอยู่กับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่ร่างกายผลิตขึ้นมา

นอกจากชิปสำหรับส่งคลื่นวิทยุแล้ว แผงควบคุมการทำงานก็ถูกออกแบบให้มีความเรียบง่ายมากที่สุด เพื่อลดการใช้พลังงาน แต่มันก็ยังใช้พลังงานมากเกินกว่าร่างกายจะผลิตได้ ทางนักวิจัยเลยใช้การกระตุ้นโดยปล่อยคลื่นวิทยุอย่างแรงออกไปครั้งหนึ่ง เพื่อกระตุ้นการทำงานของระบบ หลังจากนั้นตัวชิปจะทำงานด้วยตัวของมันเอง แม้ว่าวงจรควบคุมจะหยุดทำงานไปแล้ว

ทีมนักวิจัยได้ทดลองฝังขั้วไฟฟ้าไว้ตรงเยื่อบุผิวในหูแต่ละด้านของหนูทดลอง โดยที่ตัวชิปยังอยู่ภายนอกร่างกาย และพบว่า หนูยังมีการได้ยินเป็นปกติ และตัวชิปก็สามารถส่งข้อมูลเกี่ยวกับสถานะทางเคมีภายในหูสู่ตัวรับที่อยู่ภายนอกได้ตามต้องการ

ในอนาคต ชิปตัวนี้อาจจะพัฒนาให้ใช้ในการช่วยฟัง โดยการฝังท่อขดรูปก้นหอย และใช้พลังงานจากตรงนี้เป็นแหล่งพลังงานให้ท่อขดรูปก้นหอยที่ฝังเข้าไปอีกต่อ นอกจากนี้อาจจะใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลจากแรงดันไฟฟ้า เพื่อหาระยะการติดเชื้อ เป็นต้น หากเราสามารถใช้พลังงานจะแบตเตอรี่ชีวะนี้ได้จริง เทคโนโลยีด้านนี้จะพัฒนาขึ้นอีกมากในอนาคต

ที่มา: Phys.org

ชิปมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ไว้ในหูชั้นกลางได้ Credit: Patrick P. Mercier
Credit: Patrick P. Mercier

6 Comments

hisoft's picture

สุดยอดสุด ๆ อ่ะ (O_o) ว่าแต่ ตัวส่งสัญญาณวิทยุก็ยิ่งใกล้สมองเข้าไปอีกสินะครับ

The Phantom Thief

Perl's picture

แต่ที่ผมอึ้งคือกลไลการทำงานของมนุษย์ครับ สุดยอดมาก

sp's picture

ที่แท้ ร่างกายของเราเป็นสุดยอดหุ่นยนต์ แคว่ก ๆ

terminus's picture

โห อันที่แสดงตัวย่อเวลา hover เมาส์นั้นเก๋มากๆ

ขอยืมเทคนิคไปใช้บ้างนะครับ

mementototem's picture

ตามสบายครับ

markdown ให้วาง *[ตัวย่อ]: ข้อความเต็ม ไว้ตรงไหนสักที่ในกล่องข้อความ มันจะใส่คำอธิบายให้กับตัวย่อนั้น ๆ ทุกตัวในบทความโดยอัตโนมัติครับ