平均的なラップトップを開くと、2つのサイズが表示されます。約半分のプロセッサと、それに電力を供給するのに必要な比較的大きな部品、特にバッテリーです。
同じことがペースメーカーなどの電子医療インプラントにも当てはまります。 しかし、人体の内部には、大きなパワーパックを入れる余地がないことがよくあります。 そのため、スタンフォード大学工学部の電気工学の助教授であるAda Poon率いる研究者チームは、体内に埋め込まれたデバイスをワイヤレスで充電する方法を開発しました。
チームの充電システムは、電動歯ブラシ、スマートフォン、その他の小型デバイスに電力を供給するために使用される技術のリフです。 これらの設定では、電気は電源のコイルを通過し、電磁界を生成します。 デバイス自体の対応するコイルがそのフィールドからエネルギーを収集し、デバイスに電力を供給したり、バッテリーを充電したりする電流を誘導します。 ただし、「近接場」として知られるこのタイプの波は、遠くまで移動することも、組織を通過することもできません。
心臓の近くにバッテリーパックを備えたペースメーカーを設置する余地はありますが、身体の他の部分では作業する領域が少なくなります。 たとえば、脳では、インプラントを治療部位に配置する余地はありません。 代わりに、医師は首の後ろなど、比較的開いた領域がある場所に配置し、ワイヤを使用して標的部位に到達する必要があります。
「医療インプラントにワイヤレス給電を行ったのは私たちだけではありません」と、研究を共同執筆した大学院生のジョン・ホーは説明します。 「［インプラント］は人工内耳のようなものに使用されますが、［電源］自体はかなり大きくなければならず、インプラントは非常に浅くなければなりません。 心臓や脳など、体内の重要な場所に到達することはできません。」
Poonの仕事が「エネルギーを輸送するための生体組織」の使い方を探ることを目指しているのはそのためです、と彼女は言います。 彼女の2 mm x 3 mmの電子インプラントは、体外からクレジットカードサイズの電源（独立して充電）で給電されます。
彼女のチームは、波が生体組織を伝播して通過するように、波を操作する独自の方法を見つけました。 電源は、特定のパターンの近接場電磁波を生成します。 パルスが生きた組織に当たって相互作用すると、それらは「ミッドフィールド」と呼ばれる新しいタイプの波になります。「身体に電源をかけると、組織の特性が実際に波を変換します」説明します。
インプラントは、「電気医薬品」として知られるクラスの医療療法の一部です。
私たちの体の機能の多くは本質的に電気的であるため、神経線維の近くに配置された電子インプラントは、グローバルに作用する薬物よりも標的を絞った治療を提供する小さなパルスを送達できます。
「薬物療法の補完として、または薬物療法の代替として、電子機器を使用して疾患を治療できるかどうかを確認したい」とPoon氏は言います。
これまでのところ、このメソッドは安全に見えます。 チームは、人間のスケールに近い動物であるブタのインプラントに動力を伝達し、ウサギの心臓のペースを設定することができました。 そして、ベイエリアの独立した研究所は、プーンのシステムによって生成された電波が携帯電話の電波よりも危険ではないことを発見しました。
彼女は1年以内に人間の試験を開始したいと考えています。 最初の試験は痛みの管理に焦点を当てます。 チームは、てんかん、パーキンソン病、尿失禁などの他の症状の潜在的な用途を見つけるために、大学の医学部の研究室と協力しています。
プーンのようなシステムが消費者向け医療機器に届くまでには数年かかります。 しかし、電子医療の新しい時代の舞台は確かに設定されています。
