SG.hu·
Ehető akkumulátor teheti biztonságosabbá a testbe juttatható elektronikai eszközöket
A papíralapú akkumulátor alkotóelemei a feladatuk elvégzése után lebomlanak és a szervezet felszívhatja őket.
Azok az eszközök, amelyek kívülről vizsgálják az emberi testet, például a röntgenszkennerek és az MRI-készülékek, alapjaiban alakították át az orvoslást. A lenyelhető érzékelők új generációja belülről teheti ugyanezt. Ezeknek azonban energiára van szükségük, a hagyományos akkumulátorok pedig káros vegyi anyagokat tartalmaznak, ezért lenyelésük általában nem ajánlott.
A probléma megkerülése érdekében a lenyelhető érzékelőket - amelyek leggyakrabban kis, kapszulára emlékeztető kamerák - rendszerint úgy tervezik meg, hogy akkumulátoraik ne érintkezzenek a szervezettel, és az egész egység végül kiürüljön a szervezetből. A védőburkolat azonban időnként meghibásodik, vagy az eszközök elakadnak a testben. Jobb megoldást jelentenének olyan akkumulátorok, amelyek eleve nem mérgező anyagokból készülnek. Ideális esetben olyanok, amelyek biztonságosan lebomolhatnak a szervezetben.
A Massachusetts Institute of Technology kutatója, Giovanni Traverso által vezetett, a Nature Chemical Engineering című folyóiratban szeptember 21-én publikált új tanulmány egy lépéssel közelebb visz ehhez a célhoz: a kutatók egy papíralapú akkumulátort fejlesztettek ki, amelynek alkotóelemeit a szervezet biztonságosan felszívja hasznos élettartamuk végén. A kutatók arról számoltak be, hogy sertéseken végzett kísérletekben az ilyen akkumulátor valamivel nagyobb feszültséget tudott előállítani, mint egy hagyományos AA elem, és elegendő energiát biztosított ahhoz, hogy akár három napon keresztül több lenyelhető eszközt is működtessen.
Az új akkumulátor magnézium, gél és kémiailag aktív papír egymásra helyezett rétegeiből áll, amelyeket viaszos bevonattal láttak el, hogy megvédjék az emésztőrendszer zord környezetétől. Áramot termel, amikor a magnézium reakcióba lép és elektronokat szabadít fel. Emellett kompakt is, mivel egy hagyományos zselatinkapszula belsejében rendelkezésre álló helynek mindössze körülbelül a negyedét foglalja el, így bőséges hely marad az általa működtetendő eszköz, valamint más hasznos tartalmak, például egy gyógyszer számára.
Az eszköz teszteléséhez a kutatók egy rádiófrekvenciás azonosítóval, vagyis RFID-címkével, egy elektronikus nyomkövetővel kapcsolták össze az akkumulátort, majd az egészet egy zselatinkapszulába helyezték, és sertésekkel etették meg. Az egerekkel szemben azért választották a sertéseket, mert emésztőrendszerük elég nagy ahhoz, hogy az emberi szervezetet utánozza. Az akkumulátor sikeresen ellátta energiával az RFID-címkét.
Ezután egy nagyobb energiaigényű feladattal is kipróbálták az akkumulátort: egy olyan kapszulát működtettek vele, amely elektromosan stimulálja a beleket, ezt a módszert pedig gyakran alkalmazzák embereknél a gyomor kiürülésének elősegítésére. Az akkumulátor 20 percen keresztül képes volt elektromosan stimulálni a beleket. Egy különálló, az állóképességét vizsgáló tesztben az akkumulátor körülbelül három nap sertésekben töltött idő után kezdett lebomlani: a gyomornedvek áthatoltak a védőbevonaton, az akkumulátor alkotóelemei pedig korrodálódni és feloldódni kezdtek.
Ez fontos lépés a lenyelhető eszközök szélesebb körének kifejlesztése felé - mondja Yasser Khan, a Dél-Kaliforniai Egyetem ilyen eszközökkel foglalkozó szakértője. Ugyanakkor arra figyelmeztet, hogy az eszközt még jelentős biztonsági vizsgálatoknak kell alávetni, mielőtt embereknél alkalmazható lenne. Bár az akkumulátor lebomlott alkotóelemei eltűnhetnek, a kutatóknak még meg kell érteniük, hogy pontosan hová kerülnek. „Pontosan tudnunk kell, hogy mivé bomlik le az akkumulátor, mennyit szív fel belőle a szervezet, és hogy bármi okoz-e irritációt vagy károsítja-e a beleket” - mondja Dr. Khan. „Különösen akkor fontos ez, ha a betegek újra és újra lenyelik ezeket az eszközöket.”
Az akkumulátorok ehetővé és biztonságossá tétele csupán az egyik módja a szervezeten belüli eszközök energiaellátásának: a másik az, hogy élelmiszereket alakítanak akkumulátorokká. A kísérleti elemeknek ma már több étvágygerjesztő változata is létezik. A milánói Olasz Technológiai Intézet egyik kutatócsoportja például lebomló akkumulátort készített olyan összetevőkből, amelyek között riboflavin - vagyis B2-vitamin -, kapribogyóból származó kivonatok és nori tengeri alga is található. A papíralapú akkumulátorral ellentétben ez még nem termel elegendő energiát hasznos alkalmazásokhoz, viszont emberi fogyasztásra engedélyezett.
Azok az eszközök, amelyek kívülről vizsgálják az emberi testet, például a röntgenszkennerek és az MRI-készülékek, alapjaiban alakították át az orvoslást. A lenyelhető érzékelők új generációja belülről teheti ugyanezt. Ezeknek azonban energiára van szükségük, a hagyományos akkumulátorok pedig káros vegyi anyagokat tartalmaznak, ezért lenyelésük általában nem ajánlott.
A probléma megkerülése érdekében a lenyelhető érzékelőket - amelyek leggyakrabban kis, kapszulára emlékeztető kamerák - rendszerint úgy tervezik meg, hogy akkumulátoraik ne érintkezzenek a szervezettel, és az egész egység végül kiürüljön a szervezetből. A védőburkolat azonban időnként meghibásodik, vagy az eszközök elakadnak a testben. Jobb megoldást jelentenének olyan akkumulátorok, amelyek eleve nem mérgező anyagokból készülnek. Ideális esetben olyanok, amelyek biztonságosan lebomolhatnak a szervezetben.
A Massachusetts Institute of Technology kutatója, Giovanni Traverso által vezetett, a Nature Chemical Engineering című folyóiratban szeptember 21-én publikált új tanulmány egy lépéssel közelebb visz ehhez a célhoz: a kutatók egy papíralapú akkumulátort fejlesztettek ki, amelynek alkotóelemeit a szervezet biztonságosan felszívja hasznos élettartamuk végén. A kutatók arról számoltak be, hogy sertéseken végzett kísérletekben az ilyen akkumulátor valamivel nagyobb feszültséget tudott előállítani, mint egy hagyományos AA elem, és elegendő energiát biztosított ahhoz, hogy akár három napon keresztül több lenyelhető eszközt is működtessen.
Az új akkumulátor magnézium, gél és kémiailag aktív papír egymásra helyezett rétegeiből áll, amelyeket viaszos bevonattal láttak el, hogy megvédjék az emésztőrendszer zord környezetétől. Áramot termel, amikor a magnézium reakcióba lép és elektronokat szabadít fel. Emellett kompakt is, mivel egy hagyományos zselatinkapszula belsejében rendelkezésre álló helynek mindössze körülbelül a negyedét foglalja el, így bőséges hely marad az általa működtetendő eszköz, valamint más hasznos tartalmak, például egy gyógyszer számára.
Az eszköz teszteléséhez a kutatók egy rádiófrekvenciás azonosítóval, vagyis RFID-címkével, egy elektronikus nyomkövetővel kapcsolták össze az akkumulátort, majd az egészet egy zselatinkapszulába helyezték, és sertésekkel etették meg. Az egerekkel szemben azért választották a sertéseket, mert emésztőrendszerük elég nagy ahhoz, hogy az emberi szervezetet utánozza. Az akkumulátor sikeresen ellátta energiával az RFID-címkét.
Ezután egy nagyobb energiaigényű feladattal is kipróbálták az akkumulátort: egy olyan kapszulát működtettek vele, amely elektromosan stimulálja a beleket, ezt a módszert pedig gyakran alkalmazzák embereknél a gyomor kiürülésének elősegítésére. Az akkumulátor 20 percen keresztül képes volt elektromosan stimulálni a beleket. Egy különálló, az állóképességét vizsgáló tesztben az akkumulátor körülbelül három nap sertésekben töltött idő után kezdett lebomlani: a gyomornedvek áthatoltak a védőbevonaton, az akkumulátor alkotóelemei pedig korrodálódni és feloldódni kezdtek.
Ez fontos lépés a lenyelhető eszközök szélesebb körének kifejlesztése felé - mondja Yasser Khan, a Dél-Kaliforniai Egyetem ilyen eszközökkel foglalkozó szakértője. Ugyanakkor arra figyelmeztet, hogy az eszközt még jelentős biztonsági vizsgálatoknak kell alávetni, mielőtt embereknél alkalmazható lenne. Bár az akkumulátor lebomlott alkotóelemei eltűnhetnek, a kutatóknak még meg kell érteniük, hogy pontosan hová kerülnek. „Pontosan tudnunk kell, hogy mivé bomlik le az akkumulátor, mennyit szív fel belőle a szervezet, és hogy bármi okoz-e irritációt vagy károsítja-e a beleket” - mondja Dr. Khan. „Különösen akkor fontos ez, ha a betegek újra és újra lenyelik ezeket az eszközöket.”
Az akkumulátorok ehetővé és biztonságossá tétele csupán az egyik módja a szervezeten belüli eszközök energiaellátásának: a másik az, hogy élelmiszereket alakítanak akkumulátorokká. A kísérleti elemeknek ma már több étvágygerjesztő változata is létezik. A milánói Olasz Technológiai Intézet egyik kutatócsoportja például lebomló akkumulátort készített olyan összetevőkből, amelyek között riboflavin - vagyis B2-vitamin -, kapribogyóból származó kivonatok és nori tengeri alga is található. A papíralapú akkumulátorral ellentétben ez még nem termel elegendő energiát hasznos alkalmazásokhoz, viszont emberi fogyasztásra engedélyezett.