Glukose und Sauerstoff!

Diese haben erhebliche Vorteile:

• Brennstoffzellen sind bereits verfügbare Technologie, sodass Sie Strom aus so ziemlich allem gewinnen können, was normalerweise brennen würde. Es sollte möglich sein, es so anzupassen, dass es mit Glukose funktioniert
• Sie wollen bereits Sauerstoff und Glukose im Blut.
• Beide sind ziemlich einfach zu ergänzen.
• Keine wirkliche Notwendigkeit, Energie zu speichern, da der menschliche Körper sein Bestes tut, um den Sauerstoff- und Glukosespiegel konstant zu halten - daher sollte er bei gesunden Probanden immer verfügbar sein .

Nebenwirkungen können beinhalten

• Gesteigerter Appetit
• schwere leichte Ermüdung, wenn Nanobots stark belastet werden
• Blutgefäße verstopfen Schwindel, wenn der Patient wirklich hungrig ist
• Sofortige Todeskomplikationen bei Personen, die an Diabetes leiden

Nichts, was man nicht umgehen kann, aber alle können interessante Handlungshaken ergeben.

Wäre es nicht ein Problem in den Venen, da ist kein Sauerstoff drin?

• Ohne Energie können Nanobots keinen Sauerstoff transportieren. Sie können also keinen Sauerstoff transportieren, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist. Das ist eine große... Warte.

• Das Blut umkreist den Körper in etwa einer Minute vollständig. Das gibt uns 30 Sekunden ohne Strom. Keine große Sache.

• Brennstoffzellenmembranen funktionieren ohnehin als Kurzzeitspeicher.

• Nicht zuletzt ist genügend Sauerstoff und Glukose vorhanden, um die Blutzellen mit Energie zu versorgen. Nicht ihre volle Funktionalität, aber siehe erster Aufzählungspunkt, wir brauchen sie nicht. Wir brauchen nur Bots, die mindestens so gut im Kraftstoffverbrauch sind wie die Zellen, die sie ersetzt haben, und kein Problem.

Wie King-Ink erwähnte, könnte es schön sein, sie dazu zu bringen, an Fett zu arbeiten. Zusätzliches Verkaufsargument, sicherlich. Schweigen Sie einfach darüber, wie Sie mehr Fett in den Blutkreislauf bringen (und Nebenwirkungen davon), und erwähnen Sie niemals erhöhte Ausfallraten aufgrund der höheren Komplexität Ihrer Brennstoffzellen.

Oder machen Sie sie Dual-Fuel. Doppelte Ausfallraten verfügbare Energie!

Piezoelektrizität

Da Plastizität eine erforderliche Funktion dieser Nanobots ist und das Herz sie mit einer konstanten Rate komprimiert, ist Piezoelektrizität hier Ihr allerbester Freund. Da es sehr einfach erzeugt wird, sind keine beweglichen Teile erforderlich, keine Batterien zum Aufladen, keine komplexen Chemikalien, alles, was Sie tun müssen, ist am Leben zu bleiben und sie laufen weiter, sie laufen sogar noch besser, wenn Sie laufen.

Nebenwirkungen sind minimal, möglicherweise eine kleine zusätzliche Belastung für das Herz.

Da alle anderen, an die ich dachte, bereits verwendet wurden, musste ich etwas anderes finden.

Das, was ich verwenden wollte, war Piezoelektrizität (obwohl ich nicht wusste, wie es hieß!) Und ich denke, das wäre das nützlichste für Maschinen dieser Größe.

Mein Beitrag dazu wäre jedoch Induktives Laden .

Es verwendet ein elektromagnetisches Feld, um Energie zwischen zwei Objekten zu übertragen.

Es wird gerade erst für mehr kommerzielle Elektronik zum Laden von Batterien verwendet. Einige wollen Handy-Ladegeräte auf diese Weise bekommen, es würde den kleinen Anschluss und die Abdeckung eliminieren.

Jemand könnte also ein Armband oder ein Armband (eine Uhr?) tragen, und die kleinen Nanobots würden eine Ladung aufnehmen, wenn sie durch diesen Körperteil fließen. Es wäre sogar möglich, durch einen Bogen zu gehen und den ganzen Körper auf einmal aufzuladen. Dann müsste das Armband nur noch eine Erhaltungsladung aufrechterhalten.

Hier gibt es einige Optionen. Am einfachsten wären wohl winzige Batterien in den Nanomaschinen. Sie würden eine Art Ladegerät tragen (z. B. vielleicht wie eine Uhr um Ihr Handgelenk) und es würde Magnetfelder verwenden, um Nanomaschinen aufzuladen, während sie im Blutstrom durchfließen.

Eine andere Möglichkeit wäre, dass sie organische Reaktoren an Bord haben, zum Beispiel können sie vielleicht Zucker oder Fett oder Sauerstoff oder ähnliches aus dem Blut entnehmen und sich damit selbst antreiben. Denken Sie daran, dass selbst eine große Anzahl von Nanobots immer noch eine winzige Menge Strom verbrauchen würde. Sie könnten sie sogar als Diäthilfe verwenden :)

Kinetische Energie scheint die naheliegendste Lösung zu sein. Ihr Herz drückt das Blut ständig durch den Körper und liefert kinetische Energie, die von den Nanomaschinen nutzbar gemacht werden kann. Automatikuhren nutzen genau dieses Prinzip: Sie werden durch die regelmäßige Bewegung Ihrer Arme angetrieben. Ein winziger Oszillator innerhalb der Nanomaschinen würde sich über winzige Magnete hin und her bewegen und die kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln.

Durch die Verwendung eines Fractal Rectenna kann EM-Energie aus umgebenden HF-Feldern und möglicherweise sogar im Nanomaßstab, IR-Licht (was sehr gut ist, da Lebewesen dazu neigen, warm zu sein) oder sogar dem WiFi-System gewonnen werden.

Es könnte in die Struktur der Nanobots selbst eingebaut werden oder ein größerer „Befehls“-Nanobot könnte als Ladestation und Informationsverteilungspunkt verwendet werden.

Ich möchte Sie nur auf eine umfassendere Referenz hinweisen:

Sie fordern eine Methode des Energy Harvesting , die im menschlichen Körper im Nanomaßstab eingesetzt werden kann.

Low-Power-Lösung

Persönlich würde ich für Piezoelektrizität stimmen , wie von Benutzer 16295 vorgeschlagen, wenn Sie nicht viel Strom benötigen. Die Idee, RFID-Tags mit Piezoelektrizität zu versorgen, wurde vor einem Jahrzehnt vorgestellt, und druckbare piezoelektrische Sensoren sind bereits heute im Einsatz.

Da sie in Massenproduktion hergestellt werden können und es vielversprechende Forschungen zur Verwendung billiger nachhaltiger Materialien gibt, ist zu erwarten, dass diese Technologie in naher Zukunft noch erschwinglicher wird.

Hochleistungslösung

Wenn Sie einen Blick in die fernere Zukunft werfen , könnten Biobrennstoffzellen eine Möglichkeit sein, mehr Energie zu erzeugen, als Piezoelektrizität zulässt. Ich glaube jedoch, dass dies im Nanomaßstab noch nicht machbar ist.

Je nach Anwendungsfall könnten Sie auch ein größeres Gerät mit einer Biobrennstoffzelle implantieren, um Energie zu erzeugen und Ihre Nanobots per Induktion aufzuladen.

Solarenergie ist eine Möglichkeit. Sie können sich aufladen, wenn sich das Blut nahe genug an der Hautoberfläche befindet, und genug Energie halten, um den Rest der Zeit weiter zu arbeiten. Der Nachteil ist, dass sie nachts oder an Orten, an denen die Sonne nicht scheint, nicht sehr gut funktionieren würden, wenn Sie meinen Drift verstehen. Aber am Ende fließt das gesamte Blut zurück zum Herzen, und wenn die Bots schlau genug sind, können sie auswählen, welche Arterien hinunterfließen sollen, sodass diejenigen, die am dringendsten eine Aufladung benötigen, zu den Körperteilen geschickt werden, die das erhalten am leichtesten (zB Kopf, Hände).

Strandbesucher und Nudisten würden aufgrund ihres Expositionsgrades zusätzliche Energie erhalten. Wenn die Nanobots gebaut werden, um Dinge wie Hautkrebs zu bekämpfen, würden ihre Mittel, sich selbst mit Strom zu versorgen, den Gefahren einer übermäßigen Sonneneinstrahlung entgegenwirken. Nicht empfohlen für diejenigen, die in kalten Klimazonen leben, insbesondere jenseits des arktischen/antarktischen Kreises während ihrer jeweiligen Wintermonate.

Installieren Sie die Verkabelung im Körper in einem Muster, das den Blutgefäßen ähnelt. Größere Kabel spalten sich immer wieder in kapillargroße Nanodrähte auf. Nanobots stecken sich irgendwo entlang der Leitung ein, um Energie zu entsaften und in chemischer Miniaturbatterieform zu speichern.

Auf der Makroebene kann der Benutzer eine Reihe von Methoden verwenden, um seine Nanobots mit Strom zu versorgen. Sie könnten die installierte Bio-Brennstoffzelle verwenden, die Glukose und Sauerstoff verbrennt, wenn andere Energiequellen nicht verfügbar sind, oder ein Stromkabel von einer Wandsteckdose (Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Adapter) oder einen Akku anschließen, um nicht essen zu müssen 5 Mahlzeiten/Tag.

Bonus-Feature: Schreibtischarbeiter könnten ein Stromkabel anschließen und die Bio-Brennstoffzelle rückwärts betreiben. Sie müssten nie eine Mittagspause machen.

Wie implantiert man diese Drähte ohne schmerzhafte, invasive, körperweite Operation? Indem sie es natürlich von den Nano-Bots bauen lassen! Installieren Sie den Energiekern in einer normalen Operation im Makromaßstab und lassen Sie die Nano-Bots dann das Energieversorgungssystem im Laufe einiger Wochen aufbauen. Die Opfer -Testsubjekte müssen Vitamin-+Mineral-+Metall-Ergänzungspillen einnehmen, um die Nano-Bots mit Materialien zu versorgen, die normalerweise im menschlichen Körper nicht verfügbar sind.

Während der Bauphase muss jeder Nano-Bot, der sich zu weit von der Stromversorgung entfernt, so dass er nicht zurückkehren kann, bevor ihm die Energie ausgeht, sich selbst zerstören*, damit er keine Blutgerinnsel verursacht.

* Selbstzerstörung bedeutet nicht explodieren. (Das würde zu erheblichen Nebenwirkungen der spontanen menschlichen Verbrennung führen.) Nano-Bots würden sich im gleichen Sinne selbst zerstören, wie sich tote Zellen selbst zerstören; Sie hören auf zu funktionieren und zerfallen in biologisch harmlose Teile.

Meine ursprüngliche Idee beinhaltete induktives Laden, aber dann hatte ich einen Geistesblitz.

Wie viel Leistung benötigen Ihre Nanobots? Wenn es in der Größenordnung von wenigen Mikrowatt pro Nanobot liegt, produzieren die Zellen selbst genug Bioelektrizität für diesen Zweck. Die Potenzialdifferenz zwischen Gewebeflüssigkeit und Zytoplasma kann als galvanische Energiequelle genutzt werden.

Der Gesamtstrombedarf würde für alle Mikrobots fast 10 ^ 7 Watt betragen, daher ist dies keine praktikable langfristige Lösung. Dies ist jedoch eine gute Lösung, um die Nanobots während der „Dunkelzeit“ des induktiven Ladens mit Strom zu versorgen.

37 Billionen Nanobots würden Energie von über 50 Billionen normalen Epithelzellen ernten, das ist also kein Problem, aber Mäßigung ist günstig, da zu viel Energie aus den Zellen abgezogen wird, um die zellulären Transportmechanismen zu stören (Senken des Ruhemembranpotentials unter -70 mV). könnte auch bei nicht erregbaren Zellen zum Problem werden).

Sie könnten eine feine Elektrode verwenden, die kurzzeitig in eine Epithelzelle der Blutgefäßauskleidung injiziert wird, um Strom zu erhalten. Allerdings nicht für lange. Und schon gar nicht mit Nerven oder Muskeln, da diese erregbar sind und der durch das Power Harvesting des Nanobots verursachte Potentialabfall unwillkürliche Kontraktionen (Krämpfe/Tetanie) verursachen könnte.

Nebenwirkungen... Haben Sie keine willigen Versuchspersonen? Nutze sie und finde es heraus!

Die beste Antwort ist, nichts zu verwenden, was aufgeladen werden muss. Nano-Bots bedeuten auch das Hinzufügen winziger Mengen wärmeerzeugender Quellen, die sich zu etwas möglicherweise Schädlichem summieren können. Also, was kannst du machen? Konstruieren Sie Zellen, um die Signale auszusenden, die Ihre Nano-Bots tun würden. Die Zellen würden sich von natürlichen Ressourcen ernähren. Und natürlich würden Sie die Fähigkeit zur Replikation und alle anderen Fähigkeiten ausschalten, die dazu führen würden, dass die manipulierten Zellen anderen Zellen schaden.

Was Sie beschreiben, ist ein Respirozyten , der erstmals 1998 beschrieben wurde.

§3.1 fasst Macht zusammen (fette Mine):

Der Bordstrom wird von einem mechanochemischen Motor bereitgestellt, der Glucose und Sauerstoff exergisch kombiniert, um mechanische Energie zu erzeugen, um molekulare Sortierrotoren und andere Subsysteme anzutreiben, wie im Prinzip in einer Vielzahl von biologischen Motorsystemen demonstriert wird. Das Design von Glukosemotoren – möglicherweise mit einer ballistischen Turbine, die von Rotorverbrennungsauswürfen angetrieben wird, die nahe ~ 1000 atm arbeiten – ist ein kritisches Forschungsthema. Drexler [2] schätzt, dass Motoren so konstruiert werden können, dass sie mit einem Wirkungsgrad von >99 % arbeiten. Da jedoch natürliche zelluläre Stoffwechselwege unter Verwendung der Glykolyse- und Tricarbonsäure (TCA)-Zyklen nur eine Effizienz von 68 % erreichen, nehmen wir für die vorliegende Studie eine konservativere Effizienz von 50 % an. Sortierrotoren nehmen Glukose direkt aus dem Blut auf und speichern sie in einem Kraftstofftank.Sauerstoff wird aus dem Bordspeicher entnommen.

Das Energiesystem ist so skaliert, dass jeder Glukosemotor den O ₂ -Tank aus einem vollständig leeren Zustand in 10 Sekunden füllen kann, was eine kontinuierliche Spitzenleistung von 3 × 10 ^–13 Watt erfordert. Diese Pumprate, ~10 ⁸ Moleküle/s für die Gase, ist nicht diffusionsbegrenzt, weil [86] maximaler Diffusionsstrom J = 4 p RCD ~ 10 ⁹ Moleküle/s, für den Gasdiffusionskoeffizienten D ~ 2 x 10 ⁻⁵ cm ₂ /sec für O ₂ und CO ₂ in destilliertem Wasser bei 20 °C [87], C = 7,3 x 10 ²² Moleküle O ₂ /m ³ (arterielles Blut) und R = 0,5 Mikron. Nimmt man Drexlers Schätzung von 10 ⁹Watt/m ³ für die mechanochemische Energieumwandlung [2] könnte ein Glukosemotor 42 nm x 42 nm x 175 nm groß sein und 10 ⁸ Atome (~10 ⁻¹⁸ kg) umfassen.

Der Glukosekraftstofftank ist so bemessen, dass eine Tankfüllung den Glukosemotor 10 Sekunden lang mit maximaler Leistung antreibt, 5 % des an Bord gespeicherten O ₂ -Gases verbraucht und ein Abwasservolumen freisetzt, das ungefähr dem Volumen der verbrauchten Glukose entspricht. Ein solcher Kraftstofftank kann 42 nm × 42 nm × 115 nm groß sein, < 10 ⁸ Atome (< 10 ^–18 kg) umfassen, ~ 10 ⁶ Glukosemoleküle enthalten und unter Verwendung von ~ 10 ^–3 Sekunden Motorleistung gefüllt werden. Die Kraft wird mechanisch oder hydraulisch unter Verwendung eines geeigneten Arbeitsfluids übertragen und kann nach Bedarf unter Verwendung von Stangen und Getriebezügen oder unter Verwendung von Rohren und mechanisch betriebenen Ventilen verteilt werden, die vom Computer gesteuert werden.

Einige der Antworten haben dies bereits angesprochen, aber ich habe das Gefühl, dass es nicht vollständig angesprochen wurde:

Beim Abbau von Nahrung wird Energie in Form von Elektronen freigesetzt. Die Zellen speichern diese Energie als ATP- und NADH-Moleküle. Im Laufe der Zeit werden bei überschüssiger Energie Zucker und Fette als längerfristige Energiespeicher gebildet.

Hier ist ein Artikel, der den Vorgang im Detail erklärt

Die Bots können diese Moleküle verwenden und tun, was Zellen tun. Wenn das nicht ausreicht, können die Bots dem Verdauungstrakt helfen, die Energie aus der aufgenommenen Nahrung besser aufzunehmen.

Die Meerschweinchen... ich meine die willigen Teilnehmer, müssten viel essen, aber der Vorteil ist, dass sie kein Gewicht zunehmen (und höchstwahrscheinlich etwas verlieren).

Tun Sie, was Lebewesen tun – mit Enzymen und molekularen Motoren.

Die F0-F1-Atpase ist ein sehr starker, nahezu 100 % effizienter und reversibler Nanomotor, der im Herzen jeder lebenden Zelle zu finden ist, mit Ausnahme einiger weniger heterotropher anaerober Bakterien.

Dieser Motor wird durch die Hydrolyse von atp angetrieben, was eine Konformationsänderung innerhalb der F0-Untereinheiten bewirkt und eine Nockenwelle im Zentrum dreht. Eine Art Glucose/Aminosäureoxidase erzeugt auch eine signifikante Konformationsänderung, wenn sie funktioniert, die an diesen Mechanismus angepasst werden könnte, indem sie einen linear ziehenden, hin- und hergehenden oder rotierenden Motor antreibt. Perfekt für die meisten Arten von Mamomaschinen.

Verwenden Sie die Glykolyse als Quelle für Ihr ATP und / oder verwenden Sie eine Art von Zelle, die freies ATP im Körper Ihres Helden herstellt und freisetzt (ATP ist in Ihren durchschnittlich großen Nanobots ziemlich schwer zu radeln) und lassen Sie Ihre Nanobots von ATP antreiben wie die Zellen Ihres Helden zum Beispiel Muskeln bewegen, denken, Chemie betreiben usw. Die traditionellen diamantartigen Nanomaschinen sollten durch diesen Mechanismus genauso leicht aktiviert werden wie eine proteinbasierte Nanomaschine oder tatsächlich alles in einer lebenden Zelle.

Nano-Guides müssen verteilt und per Magnet mit einer Stromquelle verbunden werden, damit sie Energie an alle Nanobots übertragen können. Nano-Guides sind auch für viele andere Aufgaben wie das Übertragen neuer Befehle, Updates, Signale usw. erforderlich. Diese Nano-Guides können nur in einer Position platziert werden, sodass sie als FÜHRER fungieren.

Eine Graphen-Nanoröhre, die um eine Goldwelle gewickelt und durch einen Joule-Theif-Schaltkreis abgestimmt und auf die Strahlung abgestimmt ist, die aus dem Urknall resultiert, sollte nicht nur als konstante Stromversorgung fungieren, sondern auch als Systemuhr für alle Prozessroutinen ... vorausgesetzt, Sie sind es Verwenden Sie das supraleitende perfekte Graphen als Grundlage für Ihre Nanobots.

Um Details hinzuzufügen, durchdringt die allgegenwärtige kosmische Strahlung meines Wissens jede Spezifikation der existierenden Materie, selbst Blei hat nicht die Fähigkeit, sie herauszufiltern ... die Funktion ist bei anderen vorgeschlagenen Induktionsspulen wie den zum Laden verwendeten nicht so unterschiedlich Handys, da wir es mit Graphen, dem Supraleiter, zu tun hätten, wäre die benötigte Energie so gering, dass die Oszillation dieser allgegenwärtigen Frequenz das Herz der Maschine antreiben müsste.

Was ist mit deinem Gehirn, du könntest es als Energiequelle nutzen. Denken Sie an die elektrischen Ladungen, die jede Sekunde durch Ihren Körper fließen, angetrieben von Ihrem Gehirn. Wenn die Ladung knapp wird, könnte man ihnen vielleicht einprogrammieren, dass sie dorthin gehen müssen. Wenn sie irgendwie die natürliche Elektrizität nutzen könnten, die das menschliche Gehirn liefert, wäre es möglich, sie immer unter Strom zu halten. Sie bräuchten keinen dauerhaften Ort zum Aufladen, da der menschliche Körper sich immer selbst heilt ...