体内の自然発生イオンを利用してデータ伝送を行う新技術 New technique uses the body’s naturally occurring ions to help transmit data
2022-04-06 コロンビア大学
・コロンビア工学部の研究者らは、体内に存在する正または負の電荷を帯びた原子であるイオンを用いて、シンプルで高速かつ低電力の無線データリンクで埋め込み型バイオエレクトロニクスを補強する方法を考案した。
植え込み型バイオエレクトロニクスは、ヘルスケアにおいてますます重要な役割を果たすようになってきています。・Khodagholy教授らは、体内のイオンを使ってメガヘルツの速度、すなわち1秒間に数百万ビットのデータを送信する方法を開発した。この研究は、4月6日発行の『Science Advances』誌に掲載された。
・生体組織にはイオンが豊富に存在するため、電池と同じように電位エネルギーを蓄えることができる。イオン通信と名付けられたこの新しい技術は、この事実を利用して、埋め込み型バイオエレクトロニクスが外部機器とデータを交換するのを助けるものです。
＜関連情報＞
- https://www.engineering.columbia.edu/news/khodagholy-ion-communication-implant-bioelectronics
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7851
埋め込み型バイオエレクトロニクスのためのイオン通信 Ionic communication for implantable bioelectronics
ZIFANG ZHAO,GEORGE D. SPYROPOULOS,CLAUDIA CEA,JENNIFER N. GELINAS, AND DION KHODAGHOLY
Science Advances Published:6 Apr 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abm7851
Abstract
Implanted bioelectronic devices require data transmission through tissue, but ionic conductivity and inhomogeneity of this medium complicate conventional communication approaches. Here, we introduce ionic communication (IC) that uses ions to effectively propagate megahertz-range signals. We demonstrate that IC operates by generating and sensing electrical potential energy within polarizable media. IC was tuned to transmit across a range of biologically relevant tissue depths. The radius of propagation was controlled to enable multiline parallel communication, and it did not interfere with concurrent use of other bioelectronics. We created a fully implantable IC-based neural interface device that acquired and noninvasively transmitted neurophysiologic data from freely moving rodents over a period of weeks with stability sufficient for isolation of action potentials from individual neurons. IC is a biologically based data communication that establishes long-term, high-fidelity interactions across intact tissue.
