Ионные коммуникации для имплантируемых устройств

Имплантируемым устройствам необходима связь с внешним миром. Существующие решения предполагают использование проводов, проникающих через кожу, что связано с очевидным риском заражения и практическими препятствиями для долгосрочных имплантатов. Другие методы включают использование радиоволн или света, но они могут с трудом проникать в ткани в зависимости от места и глубины имплантации. 

Ученые из Школы инженерных и прикладных наук Колумбийского университета (США) разработали новый метод связи имплантируемых устройств с внешним миром, который использует ионы, естественным образом присутствующие в наших тканях. Богатые ионами ткани накапливают потенциальную энергию, и в этой парадигме имплантированное устройство будет изменять эту энергию с помощью переменных электрических импульсов. Электроды, расположенные на коже рядом, могут измерять эти изменения энергии и анализировать их для получения клинических данных. Этот метод является быстрым и требует низкого энергопотребления.

Информация о новой разработке была опубликована в журнале Science Advances.

Концепция включает в себя имплантированное устройство, излучающее электрические импульсы для воздействия на потенциальную энергию вышележащих тканей. Импульсы излучаются определенным образом, чтобы закодировать клинические данные. Затем электроды, расположенные на коже над этой тканью, фиксируют эти изменения и преобразуют их в полезные клинические данные.

На данный момент исследователи протестировали свою технологию на крысах и показали, что она может передавать данные о мозге в течение нескольких недель. Более того, система была достаточно чувствительной, чтобы они могли изолировать сигнал для отдельных нейронов. Технология также отличается высокой энергоэффективностью и требует гораздо меньше энергии, чем другие методы, такие как радиоволны.

Далее разработчики намерены разработать компактные и сложные интегральные схемы на основе анизотропных ионных проводников, состоящие из множества органических транзисторов, для применения в биоэлектронике.