コロンビア大学が開発した人体適合性がある有機電気化学トランジスタ

「Internal ion-gated organic electrochemical transistor: A building block for integrated bioelectronics」の画像検索結果
Figure 1. IGT(イオンゲートトランジスタ)の構造図と安定した状態での特性値 [1]
(論文[1]のFigure 1より引用)

生体信号のリアルタイム処理および操作には、信号の増幅、処理、および刺激が可能な統合コンポーネントを備えた生体親和性の高い電子機器が必要です。トランジスタは回路のバックボーンを形成しますが、生物学的環境で効率的かつ安全に動作するためには、多くの基準を満たす必要があります。

コロンビア大学の研究チームが、導電性ポリマーチャネル内に含まれる可動イオンを使用して、体積静電容量とイオン移動時間の短縮の両方を可能にする内部イオンゲート有機電気化学トランジスタ(IGT)を開発し、その研究成果をScience Advancesに寄稿しています。

d-ソルビトールを使用してPEDOT:PSS内のイオンリザーバーを維持し、これらの局所可動イオンが外部イオン源なしで導電性ポリマーを脱ドープするのに必要かつ十分であることを実証したと報告しています。
IGTは、高い相互コンダクタンスと高速性を備えており、独立してゲート制御して、スケーラブルな適合可能な集積回路を作成でき、かつ既に確立された微細加工技術を使用して処理できる生体適合性の市販の材料のみで構成されているため、毒性がないため、生物学的環境にカプセル化する必要はないそうです。

IGTベースのデバイスは化学接着剤は必要なく、仮に人体に接着させたとしても、皮膚への刺激がなくなり、快適性が向上したそうです。デバイスと頭皮のインターフェースで直接IGT局所増幅を行うと、接触サイズを5桁小さくすることができ、デバイスは毛包間に容易に収まり、配置が大幅に簡素化されたそうです。IGTは、小型化されたトランスデューサーとしての機能に加えて、統合された閉ループシステムを形成することにより、生体信号を処理および相互作用する能力を備えています。
IGTベースのデバイスのユニークな機能は、ブレインマシンインターフェイス、ウェアラブルエレクトロニクス、治療応答刺激デバイスなど、人間への安全で慢性的な埋め込みを必要とする広範なバイオエレクトロニクスへの潜在的な適用性を促進する、と主張しています。

[1] : Spyropoulos, G. D., Gelinas, J. N., & Khodagholy, D. (2019). Internal ion-gated organic electrochemical transistor: A building block for integrated bioelectronics. Science advances5(2), eaau7378.

URL : https://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaau7378