それらは、一個の砂よりも大きくない、小型でワイヤレスのバッテリーレスセンサーです。 しかし、将来的には、これらの「神経粉塵」センサーを使用して、人工装具に電力を供給し、臓器の健康状態を監視し、腫瘍の進行を追跡することができます。
カリフォルニア大学バークレー校のエンジニアと神経科学者のチームは、この技術に5年間取り組んでいます。 彼らは現在、ラットにセンサーを埋め込み、そこで超音波を介して神経と筋肉のインパルスを監視しています。 彼らの研究はジャーナルNeuronに掲載されています。
「これが扉を開いてくれるエキサイティングなことがたくさんあります」と、工学の教授であり、この研究の2人の主な著者の1人であるミシェル・マハルビズは言います。
Maharbizと彼の共著者である神経科学者Jose Carmenaによって開発された神経ダストセンサーは、単純な電子回路に接続された圧電結晶（物理的な圧力に応じて電圧を生成する）で構成され、すべてが小さなポリマーボードに搭載されています。 センサーを取り巻く神経または筋線維の変化は、水晶の振動を変化させます。 超音波で捉えることができるこれらの変動は、研究者に体の奥深くで何が起こっているのかという感覚を与えます。
神経粉塵図（UCバークレー） 数十年間も体内で持続する神経系を記録または刺激するインターフェースを構築することは、長年のパズルでした、とマハルビズは言います。 多くのインプラントは、1〜2年後に劣化します。 皮膚から突き出るワイヤが必要なものもあります。 他のものは単に効率的に機能しません。 歴史的に、科学者は無線周波数を使用して医療インプラントと通信していました。 これは大きなインプラントには問題ありません、とマハルビズは言います。 しかし、神経粉塵のような小さなインプラントの場合、電波は大きすぎて効率的に機能しません。 そこで、チームは代わりに超音波を試しました。
チームは今後、人体での使用に安全なさまざまな材料から神経粉塵センサーを構築する実験を行っています。 彼らはまた、センサーをもっと小さく、実際に神経の中に収まるほど小さくしようとしている。 これまで、センサーは末梢神経系および筋肉で使用されてきましたが、収縮すると、中枢神経系または脳に直接埋め込まれる可能性があります。
ラットに移植された神経粉塵（UCバークレー） センサーをラットの内部に入れるには、小手術が必要でした。 チームは現在、顕微外科医と協力して、低侵襲の方法でデバイスを移植するのに最適な腹腔鏡または内視鏡技術の種類を確認しています。
Maharbiz氏によると、この技術が人体テストの準備が整うまでに数年かかる場合があります。 しかし、将来的には、神経粉塵は、神経インパルスを介して補綴物を動かすために使用される可能性があります。 麻痺した人は理論的にはコンピューターを制御でき、切断者はセンサーを使用してロボットの手を動かすことができます。 神経粉塵は、酸素レベル、pH、特定の化合物の存在などの健康データの追跡、または臓器機能の監視にも使用できます。 がん患者では、腫瘍の近くに埋め込まれたセンサーが、その成長を継続的に監視できます。
「これは新しいフロンティアです」とMaharbizは言います。 「あなたにできることは、驚くほどたくさんあります。」
