Los ingenieros del MIT están desarrollando un circuito que tiene suficiente capacidades de almacenamiento o supe condensadores para que sean utilizables en implantes médicos
Por WILLIE D. JONES / JUNIO DE 2010
Foto: Rob Belknap / iStockphoto
21 de junio 2010 - Esta semana, en el Simposio de circuitos VLSI, en Honolulu, un equipo de ingenieros del MIT informaron de que habían inventado un chip de almacenamiento de energía que supera uno de los últimos obstáculos técnicos que han mantenido los supe condensadores, que es la sustitución de las baterías como el dispositivo de almacenamiento de energía, para los dispositivos más pequeños en electrónica.
Ultra condensadores ofrecen varias ventajas sobre las baterías: Alta densidad de energía, la recarga rápida, y un número virtualmente ilimitado de ciclos de carga-descarga, no son sino unos pocos. Una de las desventajas de los ultra condensadores es que su tensión disminuye junto con su estado de carga, el voltaje de una batería se mantiene relativamente estable. En el momento en que un super capacitor alcanza un estado de 25 por ciento de la carga, la tensión se ha reducido a la mitad. (El voltaje de una batería de plomo-ácido en este estado de carga se reduciría sólo en aproximadamente un 5 por ciento.) Debido a que los chips suelen operar en un rango de tensión bastante estrecho, como una fuerte caída podría causar fallos, tales como errores de lectura y escritura de memoria.
Dejando a un cuarto de la carga almacenada en un súper capacitor, la transición a la competencia dentro del dispositivo, por lo que no hay un uso de energía eficiente. Así que el equipo del MIT, se le ocurrió una forma inteligente para evitar la caída de tensión, hasta que casi toda la energía que se consume. El circuito que se desarrolló rápidamente reorganiza la configuración de un conjunto de súper condensadores para sacar el máximo de carga entre ellos, manteniendo una tensión constante. El chip de 1,3 por 1,4 milímetros, basado en cuatro de 2,5 voltios, supe condensadores de 250 millifarad conectados en paralelo. Cuando su estado de carga alcanza un 25 por ciento y su caída de tensión V a 1,25 cada uno, por debajo del voltaje de referencia preestablecido - el chip de energía redirige las conexiones de los ultra condensadores . Este modificador hace dos pares, se conecten en serie, dos en paralelo. Cada par de tensión, es igual a la suma de sus miembros, o 2,5 V. Y el circuito que están suministrando energía está de vuelta en los negocios, es decir, hasta que gran parte de la carga restante se ha evaporado de los dos pares de nuevos el suministro de menos de 1,25 V. El sistema de chip de control, entonces arranca nuevamente, juntando los pares de modo, que los cuatro súper condensadores están en serie y la tensión vuelve a 2,5 V. En el momento en que la tensión de nuevo al punto en que es incompatible con el trazado de circuito, en el dispositivo que se supone que el poder, el 98 por ciento de la carga original se ha utilizado. A medida que el ultra condensadores se recargan, la maniobra de apilamiento se invierte, y el single de "chimenea" vuelve a dos pares conectados en serie - y, posteriormente, a la configuración original de cuatro en paralelo.
De acuerdo a William Sánchez, el estudiante de postgrado que es el líder del proyecto, una de las pocas mejoras que deben hacerse en la eficiencia de la DC del dispositivo -a- DC convertidor. El usado en los experimentos publicados esta semana ofrece aproximadamente la mitad de la energía de los supe condensadores a la carga. Según Sánchez, una versión del chip de energía, se espera sea liberado de una fundición de este verano, serán 65 a 85 por ciento su eficiencia. El objetivo de un dispositivo comercial, añade, es de alrededor de 90 por ciento.
La siguiente etapa del trabajo del grupo consiste en la creación de un pequeño dispositivo médico implantable alimentado por el chip de la energía, que se utilizará para controlar a los pacientes con enfermedades neurológicas que causan temblores. El proyecto fue inspirado por una conversación entre Joel L. Dawson, director del laboratorio de investigación del MIT, donde se realiza el trabajo, y el doctor Seward Rutkove, profesor de neurología en el Beth Israel Deaconess de Boston Medical Center. Como Dawson recuerda, la esencia de la preocupación Rutkove fue que " si usted está enfermo, lo último que quiere hacer, es usar algo que se anuncia a los demás o no es conveniente para usted. "Con ese fin, el equipo tiene como finalidad dar aparatos de medición de temblor con potencia ultra capacitor, no mayores de 2 por 2 por 10 mm, en el verano de 2011. Rutkove, podrá entonces poner a prueba los dispositivos permitiendo que los pacientes reales usarlos. El circuito del ultra capacitor ,que fue el foco de la presentación del grupo VLSI, ha sido probado en un dispositivo mucho más grande, que mide 14 por 14 por 20 mm.
