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Updated: Jan 8, 2026
07:33
Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice
Published on: June 29, 2018
12.2K
サブmm³ワイヤレス神経刺激IC、視覚野プロテーゼ用、光電力ハーベスティングおよび7.5-kb/sデータテレメトリ搭載
Jungho Lee1, Joseph G Letner2, Jongyup Lim1
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109 USA.
IEEE journal of solid-state circuits
|December 23, 2025
まとめ
本研究では、視力回復のためのワイヤレス視覚野刺激装置StiMoteを紹介する。この接続不要システムは光で給電され、精密に制御され、ラットを用いた生体内刺激で有効性が実証された。
科学分野:
- 生物医学工学
- 神経科学
- 材料科学
背景:
- 視力回復は神経科学における重要な課題である。
- 現在の視覚補綴装置は、ワイヤレス動作や精密刺激に限界があることが多い。
- 高度な視覚野インターフェースには、接続不要でアドレス指定可能な刺激モートが必要とされている。
研究 の 目的:
- 視覚野刺激のための、接続不要で自由に浮遊し個別にアドレス指定可能な刺激モートであるStiMoteを開発および検証すること。
- 視力回復アプリケーションのためのワイヤレス電力およびデータ伝送を可能にすること。
- 安全かつ効果的な刺激のための自動電荷バランス技術を実装および評価すること。
主な方法:
- カスタム太陽電池（PV）層およびフォトダイオード（PD）受信機を使用した光電力供給。
- 最大1024個のモートにアドレス指定するための時分割多元接続（TDMA）フレームワーク。
- 二相スイッチトキャパシタ刺激（SCS）のための自動電荷バランス（CB）技術。
- invitroでの電極試験およびラットを用いたinvivo実験。
主要な成果:
- StiMoteは、ハーベストされた光を使用してワイヤレスで完全に機能することが確認された。
- 低消費電力（4.48μW）、7.5-kb/sの光下りデータレートを実現。
- DC-DCコンバータは、最大効率67.4%で4.3-Vの出力を達成。
- CB回路は、最大16 nCまでの線形電荷制御（<0.2 nCの不均衡）を示した。
- 生体内実験により、ラットにおける効果的な刺激が検証された。
結論:
- StiMoteは、視覚野刺激のための有望な接続不要ソリューションを提供する。
- 光電力供給とTDMAフレームワークにより、複数の刺激モートの精密なワイヤレス制御が可能になる。
- 自動電荷バランス技術により、安全で効果的な二相刺激が保証される。
- invivoでの検証成功は、将来の視力回復治療への道を開く。
- 生体埋め込み型モート、マンチェスター符号化、ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）、電荷バランス（CB）、フリップチップボンディング、低電力光受信機（ORX）、スイッチトキャパシタ刺激（SCS）、トランスインピーダンスアンプ（TIA）、視覚野プロテーゼ（VCP）
