據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,日本研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新的可植入器件,其尺寸略小于一枚硬幣邊緣的寬度,可用于控制大腦的模式。這款微型可植入器件可以將紅外光轉(zhuǎn)換為藍(lán)光以控制神經(jīng)活動(dòng),是目前有報(bào)道的全球最小、最輕的無(wú)線光學(xué)生物器件。下面就隨嵌入式小編一起來(lái)了解一下相關(guān)內(nèi)容吧。
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),人們已經(jīng)知道化學(xué)物質(zhì)可以改變動(dòng)物的神經(jīng)行為。光遺傳學(xué)領(lǐng)域證明,光也可以用來(lái)改變神經(jīng)行為。目前已知光可以激活大腦中的某些蛋白質(zhì)以改變大腦模式。據(jù)此,科學(xué)家們已經(jīng)通過(guò)植入光學(xué)器件,僅利用特定波長(zhǎng)的光作為刺激,成功地控制了嚙齒動(dòng)物的行為。不過(guò),這些設(shè)備通常體積龐大,需要佩戴像橄欖球頭盔或更重的設(shè)備,因而會(huì)給動(dòng)物帶來(lái)不適和困擾。
Nara Institute of Science and Technology(NAIST,日本奈良科學(xué)技術(shù)研究所)的助理教授Takashi Tokuda一直致力于研究微型化可植入光學(xué)器件。
他認(rèn)為:“尺寸始終是很重要的挑戰(zhàn),沒(méi)有人或動(dòng)物喜歡大尺寸的植入物?!?/p>
對(duì)電磁學(xué)技術(shù)的依賴,阻礙了可植入器件的微型化。在這樣的微型器件中,電壓和電流都會(huì)隨著尺寸的減小而減小,從而限制了器件功率。另一方面,在依賴光伏技術(shù)的器件中,隨著尺寸減小,電壓保持不變。
Tokuda研究團(tuán)隊(duì)制造的新器件采用CMOS來(lái)控制光伏發(fā)電?!拔覀儗山M光伏電池集成到半導(dǎo)體芯片上,其中有10個(gè)電池用于供電,另有7個(gè)電池用于偏壓,”他介紹說(shuō)。
該器件包含一個(gè)InGaN LED芯片,可使器件發(fā)出藍(lán)光。不過(guò),該器件的一個(gè)更顯著的特點(diǎn)是它可以通過(guò)紅外光激活。紅外線因?yàn)榭梢源┩干眢w深處,而用于許多光療手段,而藍(lán)光無(wú)法穿透表面更深層的地方。因此,該器件可以植入身體內(nèi)幾厘米深的部位。
該器件的體積僅為1 mm3、僅重2.3 mg,幾乎比任何其他報(bào)道的類似器件小一個(gè)數(shù)量級(jí),因而Tokuda團(tuán)隊(duì)稱其為“世界上最小的無(wú)線光學(xué)神經(jīng)刺激器”。
不過(guò)與此同時(shí),Tokuda承認(rèn)這款器件還需要進(jìn)行修改完善才能發(fā)揮最大的潛力。
“該器件只能用于脈沖刺激,每次刺激后需要一定的充電時(shí)間,大多數(shù)光遺傳學(xué)研究需要使用多次脈沖,因此我們還需要提高器件的功率接收和轉(zhuǎn)換效率?!彼f(shuō)。
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