В ушах прячутся "батарейки" для электронных устройств

Впервые ученым удалось обеспечить питание имплантированного электронного устройства от естественной батарейки - с помощью электрического потенциала в глубине внутреннего уха.

Глубоко во внутреннем ухе млекопитающих скрывается камера, заполненная ионами, которая производит электрический потенциал для управления сигналами нейронов. В недавнем выпуске журнала Nature группа исследователей из Массачусетского технологического института и Гарварда впервые показала, что эта естественная батарейка действительно может служить для питания электронного устройства.

Устройство может контролировать биологическую активность в слуховом аппарате людей с нарушениями слуха или равновесия. Потенциально, зная напряжения при различных болезненных состояниях, можно разработать новые, эффективные диагностические алгоритмы.

В экспериментах исследователи имплантировали электроды в "биологические батарейки" в ушах морских свинок. К электродам прикреплялись маломощные электронные устройства. Слух свинок не пострадал после имплантации, а устройства смогли передавать данные о химических условиях в ухе на внешний приемник.

"В прошлом люди считали, что место, где находится высокий потенциал, недоступно для имплантируемых устройств, и любое вмешательство туда очень опасно. В течение 60 лет мы знали о том, что такая батарейка существует, но никто даже не пытался использовать ее для питания полезной электроники", - говорит Константин Станкович, отохирург.

Ухо преобразует механическую силу - вибрации барабанной перепонки - в электрохимические сигналы, которые потом обрабатываются мозгом. Расположенный в части уха, называемой улиткой, батарейный отсек разделен мембраной, некоторые из клеток которой умеют перекачивать ионы. Дисбаланс ионов натрия и калия на разных сторонах мембраны создает электрическое напряжение. Хотя это напряжение является самым высоким в организме, оно все-таки очень небольшое. Для его использования необходимо работать с крайне маломощными электронными чипами. Для этого схема управления чипом должна быть крайне упрощенной, что и реализовали исследователи. Правда, в эксперименте сам чип все еще размещался за пределами уха морской свинки - вживляли только электроды по обе стороны мембраны - но размер устройства уже достаточно мал и позволяет разместить его прямо в ухе.