グラフェンベースのマイクロバッテリー駆動バイオテレメトリーインプラント

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太平洋国立研究所（PNL）の研究者は、米粒大のグラフェン電池を開発し、電池技術の進化の基礎を築いた。この電池は実際に使用できるため、これまでの類似研究とは一線を画している。研究チームは、この電池を使って川を流れるサケの動きをモニターすることに成功した。この種のバッテリー技術は、バイオテレメトリーの新時代を切り開くものと期待されている。

グラフェンから作られたこれらのマイクロ・バッテリーは、バイオテレメトリーにおける画期的な進歩だと多くの人が考えている。この医療分野では、信じられないほど小さなセンサー・パッケージがすでに作られていたが、使用されていた酸化銀電池は十分な効果がなかった。電池が大きすぎるか、十分なデータを収集できるほど長持ちしなかったのだ。このグラフェン電池は、これまでの欠点をすべて解決できるかもしれない。

ほとんどの技術者は、バッテリーが技術開発を妨げているパズルの唯一のピースだと主張している。これには、スマートフォン、電気自動車・モバイル、再生可能エネルギー、さらにはバイオテレメトリー技術も含まれる。最小のバッテリーを作ることは、非常に優れた業績となるだろう。現在のところ、将来のバッテリー技術を形成すると期待されているマイクロバッテリーは、実験室での好奇心にとどまっている。

これらのマイクロ電池が実際に有用な医療用部品に発展すれば、多くの命が日常的に救われることになる。特に、定期的なモニタリングが必要な患者にとっては、入院中のほとんどの時間を必ずしも過ごすことなく、リアルタイムの最新情報にアクセスできるようになる。また、院内感染（後天性感染）のリスクも減り、医師もより正確な健康データにアクセスできるようになる。

このようなことが可能になるのは、PNLLチームが取り組んできた独自のグラフェンとフッ素の組み合わせのおかげである。フッ素化グラフェンは、電流をより効率的に放電させながら、より高い電圧を保持することができる。この電池は「ゼリー・ロール」構造を採用しており、材料は3層構造になっている。この層は、リチウム負極とフッ素化グラフェン正極の間に挟まれているため、実際には分離材として機能する。研究者たちによれば、744マイクロ秒の信号を3秒間隔で3週間近く送り続けるには十分であり、間隔を長くすればもっと長持ちさせることができるという。

とはいえ、研究者たちはこのマイクロバッテリーの主な欠点を克服しなければならない。研究者たちは、構成材料の各ピースを切断し、平らにし、互いに重ね合わせ、円筒形に丸める作業をすべて手作業で行わなければならなかった。

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Chin Trento

イリノイ大学で応用化学の学士号を取得。彼の学歴は、多くのトピックにアプローチするための幅広い基盤となっている。スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）で4年以上にわたり先端材料の執筆に携わる。彼がこれらの記事を書く主な目的は、読者に無料で、しかも質の高いリソースを提供することである。誤字、脱字、見解の相違など、読者からのフィードバックを歓迎する。

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