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メディカルインプラント

薬では治療が難しい病気をメディカルインプラントで解決する

薬では治療が難しい病気を
メディカルインプラントで解決する

インプラントデバイスの研究

当社は米国スタンフォード大学において、ワイヤレス給電によるインプラントデバイスの研究開発をしてきました。
当社で開発したインプラントデバイスは、電波を通しづらい人体において、体表面から20cm深部へ体外から体内への給電を行うことができます。
我々は動物実験によってその効果を確認してきました。

我々の研究は世界的にも注目され、薬では解決できない病気の治療、予防の観点で期待されています。
例えば心臓のペースメーカーは、定期的に手術によるバッテリー交換が必要です。体外の電力送信機からの給電によりバッテリー交換は不要になります。

屈折性があり肌になじむ
メタサーフェスアンテナ

屈折性があり肌になじむメタサーフェスアンテナ

メタサーフェスアンテナによって
体内深部まで電力を伝送

リードレスペースメーカの台頭により、ペースメーカの業界構造が変わりつつあります。しかし、リードペースメーカであったとしても、6年ほど使用するとバッテリが無くなってしまい新しいペースメーカを埋め込む必要があります。私たちの技術を用いれば、これを埋め込まなくとも、体外から心臓めがけてバッテリへワイヤレス充電することが可能となります。これを実現したのが、メタサーフェスアンテナ技術です。

動物実験の事例

世界最小ワイヤレスペースメーカによるブタの心肺コントロール

ブタを用いた実験

開発した世界最小のペースメーカを用いて、ブタを使った動物実験を行った結果、SAR(Specific Absorption Rate)を規定の0.8W/kg以下に抑えつつ、右心室、右心房、左心室の三部屋へ世界で初めてワイヤレス給電によって心臓のペーシングに成功しました。体表面からもっとも深いところに位置する左心室への給電においても必要最小送信電力が216 mWであることから実用的であることが示されました。

世界最小ワイヤレスペースメーカ

世界最小ワイヤレスペースメーカ - 回路図
世界最小ワイヤレスペースメーカ - 外観①
世界最小ワイヤレスペースメーカ - 外観②

ワイヤレスオプトジェネティクスの開発

ワイヤレスオプトジェネティクスとは

オプトジェネティクスとは、光により光感受性タンパク質を使用し、それに光を照射することによって細胞の機能を選択的に操作する手法です。この選択的にというのは、電気刺激に比べてさらに解像度高く、神経を刺激するということができるという意味です。光照射を加えるとチャネルロドプシンという光感受性タンパク質に対して神経細胞から活動電位が得られることで、電位依存性を持つ神経細胞に適応することができるようになりました。

課題として、このチャネルロドプシンへの光照射がレーザーなどを用いて行われていたことです。レーザーなどを発する光ファイバを実際に体内に向けて通さないといけないことから、特に複数のマウスが存在する環境下における自由な実験というものは困難でした。これを完全ワイヤレス埋め込み型したのが、ワイヤレスオプトジェネティクスであり、世界で初めてマウスがケージのいかなる箇所においても均一に電力受信すなわち光照射できる環境を構築することが可能となりました。

光刺激により神経を刺激する技術

光刺激により神経を刺激する技術①
光刺激により神経を刺激する技術②

米国特許

  • “Radio-frequency energy transfers or harvesting based on combining direct current signals from multiple antennas”, Y. Tanabe, A. S. Y. Poon, S.-W. S. Wong, US Patent App, 15271547.
  • “Wireless implantable sensing devices,” A. S. Y. Poon, B. S. Hu, J. Jang, A. K. Ma, A. A. Yakovlev, Y. Tanabe, A. Yeah, the United States, PCT/US2013/067882, 2015 (liscensed).
  • “Autofocus wireless power transfer to implantable devices in freely moving animals,” A. S. Y. Poon, J. Ho, Y. Tanabe, A. Yeh, K. L. Montgomery, L. Grosenick, E. A. Ferenczi, V. Tsao, S. M. Iyer, S. L. Delp, K. Deisseroth, the United States (PCT/US2015/022509).
  • “Multi-element coupler for generation of electromagnetic energy,” A. S. Y. Poon, A. Yeh, Y. Tanabe, the United States, PCT/US2014/055885, 2014 (liscensed).
  • Y. Tanabe, A. S. Y. Poon, D. B. Camarillo, L. C. Wu, A. Yeh, “Wearable Impact Measurement Device with Wireless Power and Data Communication.” US Utility Patent Application 14/256,722. 2014.

出版

  • 田邉 勇二 他, “920MHz帯中距離ワイヤレス給電登場!前編:ワイヤレス給電方式の基礎と現状”, トランジスタ技術2022年4月号 CQ出版社
  • 田邉 勇二 他, “920MHz帯中距離ワイヤレス給電登場!後編:システム詳細と充電能力評価”, トランジスタ技術2022年5月号 CQ出版社
  • 田邉 勇二 他, “空間伝送型ワイヤレス給電技術の最前線 第二章 医療応用他”, シーエムシー出版(2021年5月出版)
  • 田邉 勇二, “未来予測レポート2020 半導体編2-7. 医療と治療のナノエレクトロニクス”, 日経BP P.52-59, 2013

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