Research press release

耳からのバッテリー

Nature Biotechnology

Battery power from the ear

哺乳類の内耳に自然に生じる電池に似た電気化学的勾配を初めて取り出し、小型のワイヤレス送信機を動かすのに利用したとの報告が寄せられている。この方法をさらに最適化していけば、いずれは、薬剤送達装置や分子センサー、ヒトの耳周辺に埋め込んだ補聴器などの装置の電源にできるかもしれない。

動物の体内で生じる電気化学ポテンシャルのうち、これほど大きな解剖学的構造で生じるのは、内耳の「蝸牛内電位」だけである。蝸牛内電位のエネルギーを捉えようとする際に大きな問題になるのは、電圧も抽出可能な電力も非常に小さいことで、既存の最も高効率の回路で捉えられる大きさの10分の1以下である。

Anantha Chandrakasan、Konstantina Stankovicたちは、特別に設計した電子チップを利用して、この難問を克服した。著者たちは、麻酔したモルモットの蝸牛表面にチップを置いて蝸牛に埋め込んだ微小電極につなぎ、5時間にわたって~1nWの電力を抽出することに成功した。ワイヤレス送信機を動かすのに十分な電力であり、これで蝸牛内電位の測定値を送信することができた。

The battery-like electrochemical gradient that naturally exists in the inner ear of a mammal has been harvested for the first time and used to power a small wireless transmitter. As reported in a study published online this week in Nature Biotechnology, with further optimization, this approach may one day serve to power drug-delivery vehicles, molecular sensors or other devices implanted in the vicinity of the human ear, such as hearing aids.

The ‘endocochlear potential’ in the inner ear is the only electrochemical potential in animals that occurs across such a large anatomical structure. A major challenge in capturing the energy of the endocochlear potential is that the voltage and extractable power are very low-at least ten times lower than what can be captured using the most efficient existing circuits.

Anantha Chandrakasan, Konstantina Stankovic and colleagues overcame this challenge using a specially designed electronics chip. With the chip placed on the surface of an anesthetized guinea pig and connected to tiny electrodes embedded in the cochlea, the authors succeeded in extracting ~1 nW of power for as long as 5 hours, which was enough power to run a wireless radio that transmitted measurements of the endocochlear potential.

doi: 10.1038/nbt.2394

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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