Implantable devices as neural interfaces have been in the spotlight as a bridgehead for a new treatment method called bioelectronic medicine, which is different from existing pharmacological methods in treating incurable diseases. However, existing battery-powered implantable devices suffer from several limitations, such as short lifespan, limited operational performance, and the need for repeat surgery. Therefore, in this study, we propose a battery-free, fully wireless, fully subcutaneous implantable device as an intelligent platform through wireless power transmission and wireless data communication. The thin, flexible, and highly biocompatible implantable device acquired biological signals, including electrophysiological signals, from rodents over a long period of time, and its reliability was verified through physiological and psychological analysis from the perspective of circadian rhythm. Additionally, in a rodent epilepsy model, it was extended to a closed-loop neurostimulation platform by not only detecting seizures in real time through an algorithm but also successfully suppressing seizures with electrical stimulation at the same time. Likewise, expansion into this intelligent neuromodulation platform can be applied to various disease models to improve the pathophysiological environment and provide personalized treatment. It also enables the provision of in-depth information on human health conditions and disease progression, and ultimately has broad potential to accelerate the introduction of future healthcare systems.
신경 인터페이스로서의 이식형 장치는 난치성 질병을 치료함에 있어 기존 약리학적 방식과 다른 전자약이라는 새로운 치료 방식의 교두보로 각광받아왔다. 그러나 현존하는 배터리구동 이식형 장치는 짧은 수명, 한정된 동작수행, 반복 수술의 필요성과 같은 여러 한계에 노출되어 있다. 따라서 본 연구에서는 무선 전력 전송 및 무선 데이터 통신을 통한 지능형 플랫폼으로서 배터리가 필요 없는 완전 무선 완전 피하 이식형 장치를 제안한다. 얇고 유연하며 생체 적합성이 뛰어난 이식형 장치는 장기간 설치류로부터 전기생리학적 신호를 포함한 생체 신호를 획득했으며, 이는 일주기 리듬 관점의 생리적, 심리적 분석을 통해 신뢰성이 검증되었다. 또한 설치류 간질 모델에서는 알고리즘을 통해 실시간으로 발작을 감지하는 동시에 전기 자극으로 발작을 성공적으로 억제함으로써 폐루프 신경 자극 플랫폼으로 확장되었다. 이처럼 지능형 신경조절 플랫폼으로의 확장은 다양한 질병 모델에 적용되어 병태생리적 환경을 개선하고 개인 맞춤형 치료를 제공할 수 있다. 또한 인간의 건강 상태와 질병 진행에 대한 심층적인 정보를 제공할 수 있으며, 궁극적으로 미래 의료 시스템 도입을 가속화할 수 있는 광범위한 잠재력을 가지고 있다.