核废料电池来了！可为人工神经元植入物提供动力数十年

据New Atlas报道，Arkenlight公司和Axorus公司合作推出了第一个由核废料制成的金刚石贝塔伏特电池驱动的人工神经元原型。他们的目标是开发医疗级植入物，其能源可持续数十年而无需充电。

New Atlas以前曾详细介绍过Arkenlight的基于金刚石的贝塔伏特(betavoltaic)电池技术。简而言之，这家公司是由布里斯托尔大学的研究人员成立的，他们开发了一种从核电站中提取放射性废物的方法--具体而言，来自暴露于燃料棒辐射的反应堆部件的碳-14和氚--并将其转化为金刚石，可以收集其发射的高能电子，或β粒子，并将其转化为可用的电力。

这些β-太阳能电池将在极长的时间内发电--有些可以设计成持续数十年，有些则持续数千年，这取决于它们使用的特定同位素的半衰期。尽管它们是由放射性核废料制成的，但Arkenlight说它们在人体附近甚至体内使用是非常安全的，因为这种β射线不会深入组织，而且金刚石结构的极端硬度使其几乎不可能被打破。

然而，重要的是要注意，在这里谈论的是微小的功率，其他承诺用核废料金刚石电池为消费设备和电动汽车供电的公司还没有证明他们如何做到不使用比设备本身更大更重的电池。

最近，Arkenlight公司一直在与法国公司Axorus合作，探索使用贝塔伏特微型电池为Axorus正在开发的人工神经元供电的可能性。

这些人工神经元被设计成可以插入病人的神经系统，并执行各种功能，围绕它们与生物神经元沟通的能力，“聆听”其他神经元和其他系统发出的信号，并在需要时发出自己的信号。“这是一个CMOS电路，”该公司的网站上写道，“比生物神经元的能效高达1000倍，体积则只有1/10。其非常高的灵敏度使其成为医疗植入物的理想选择。”

Axorus希望以各种方式使用这些设备。该公司目前正在开发一种人工视网膜，它将一些人工神经元与光电二极管配对，形成一个"像素"矩阵，可以读取进入的光线并通过视神经向大脑发送电信号。它是为患有老年性黄斑变性的病人设计的，目的是让人们重新获得视觉的中心部分，尽管最初只有黑白两色。

这些人工视网膜将由环境光本身提供动力，但Axorus公司正在寻找解决方案，以便在夜间为它们提供动力，该公司还为其人工神经元在大脑、内分泌系统、肠道和泌尿系统中的应用设想了一系列其他应用，它们有可能治疗各种疾病--但没有光线为它们提供动力。

一个能持续数十年的微小、安全的贝塔伏特电池可能是这些设备的完美选择，因此Axorus和Arkenlight已经合作建立了一个概念验证：第一个由氚辐射光伏微型发电装置驱动的人工神经元。

上面的亮点是神经元本身，而底部的黑盒子里是β电池。目前这看起来有点大，但Arkenlight公司对这种氚电池的目标尺寸是4x4毫米，厚度小于50微米。虽然最终输出和预期寿命仍有待确定，但该公司表示，它希望这些东西能在几十年内产生微瓦的能量。

“即使我们现在正在生产金刚石，”Arkenlight公司首席执行官Morgan Boardman表示，“通往最小可行产品的道路需要多次迭代，以完善配方和工艺，确保尽可能高的功率密度。沿着这条路线，我们需要进行大量的测试，以确定并确保稳定生产和安全的标准。这些都不是微不足道的任务，需要大量的时间和精力。虽然我们正在与早期客户(如Axorus)合作，使我们的努力与他们的需求相一致，但我们离商业化产品还有几年时间。这些类型的早期研究合作是典型的、高度支持性的，因为它们促进了产品的开发，通常以商业关系结束。”

尽管如此，该公司仍然希望它能在2024年之前实现商业化，如果它能证明这些电池在人体内是安全和可靠的，并在一个微小的包装中提供有用的电力，他们可能会发现一系列其他的医疗应用。请看下面关于Axorus人工视网膜和神经元技术的视频。