51.人体を中心としたナノネットワーク「ナノレクテナ」の理論を裏付ける証拠が発見される
2021年12月16日
mikandersen
元記事はこちら。
人体に接種されるナノデバイスのためのナノ通信ネットワークの研究は、証拠を追加し続けています。
今回は、研究者（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y.）の記事を紹介します。2018)
"Nano-rectenna powered body-centric nano-networks in terahertz band" と題する論文で、Corona2Inspectが研究していた理論を、医師が得たc0r0n@v｜rusワクチンサンプルの画像観察により確認しました（Campra, P. 2021)。人体を中心としたナノネットワークには、ワクチンサンプルと同じテラヘルツ帯で動作するナノアンテナを使用する必要があります。文献上では、このプラズモニックナノアンテナはボウタイアンテナとも呼ばれ、当該論文では「ナノレクチェナ」と表記しています。アンテナの種類や体内ナノネットワーク技術について明確に言及することは、ワクチンが、とりわけ、ナノテクノロジー、すなわちナノデバイスを人体にインストールするためのベクターであることを裏付けることになります。しかし、純粋な偶然を超えて、著者らは、このネットワークモデルに必要な要素として、グラフェンとカーボンナノチューブの使用を明示している。この要素は、Campra博士が撮影した画像でも確認され、マイクロラマン分光法による技術報告でもグラフェンの存在と一致する。この記事は、ナノネットワークにおける通信とデータ伝送の方法が、TS-OK信号（バイナリコードを伝送するパルスのシーケンス）によって行われていることを付け加えています。上記で体内通信ナノネットワーク説を確認するのに不十分な場合は、（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y.）の論文で確認することができます。2018）は、前述のナノレテナやボウタイナノアンテナによって、電磁信号でリンクされたナノセンサーの使用を明示し、これは、携帯電話などのゲートウェイと、体内および体外のデータリンクを管理する役割を果たすナノルーターの存在を必然的に立証しています。その内容の重要性に鑑み、詳細に解剖していく。
論文の分析
Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）による論文の研究対象は、無線ナノデバイスネットワークと体内ナノテクノロジーへの実装を目指した、ナノレクタナのエネルギーハーベスティング能力の比較分析である。このことは、記事の紹介文に次のように反映されている。「ヘルスケアアプリケーションの分野では、免疫システムのモニタリング、健康モニタリング、薬物送達システム、バイオハイブリッドインプラントをサポートするために、人体上または人体内で働くことができる治療用ナノデバイスのネットワークの開発が目標である」。このことから、ナノアンテナ（ここではナノレテナ）は、人々の生物学的変数や因子をモニタリングすることを目的としたナノデバイスやナノテクノロジーのネットワークの存在を必然的に意味することは間違いないだろう。
さらに、（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）には、「ナノスケールの無線通信には、主に分子通信と電磁波（EM）通信の2つのアプローチがある（Akyildiz, I.F.; Jornet, J.M. 2010）」と書かれています。後者は一般的にテラヘルツ（THz）帯（0.1～10THz）で動作し、ヘルスケア用途のナノセンサーネットワークや身体中心のナノネットワークでのデータ交換をサポートする技術として有望視されている。ナノセンサーの予想される大きさに対して、そのアンテナから放射される周波数は通常、光領域であるため、チャネル減衰が非常に大きくなり、ナノスケールの無線通信は実現できない可能性があります。この限界を克服するため、グラフェンを用いたアンテナが開発されている。このアンテナは、数Ǘの大きさでTHz帯に共振し、同じ寸法の金属製アンテナよりも最大で2桁低い周波数で共振することができる。この説明は、神経組織や中枢神経系のモニタリングや神経調節に用いられる分子タイプの2種類の体内通信を裏付けるものです（Akyildiz, I.F.; Jornet, J.M.; Pierobon, M. 2011 | Malak, D.; Akan, O.B. 2012 | Rikhtegar, N.; Keshtgary, M.）。2013年｜Balasubramaniam, S.; Boyle, N.T.; Della-Chiesa, A.; Walsh, F.; Mardinoglu, A.; Botvich, D.; Prina-Mello, A. 2011）、電磁波、ナノノード（ナノデバイス、ナノバイオセンサなどとも呼ばれています）によって身体の残りの部分の生体変数と因子を監視するために設計されています。また、このブログで確認した、体内ナノネットワークが動作する帯域が0.1～10THzであることを裏付けるものであり、（Abbasi, Q.H.; Nasir, A.A.; Yang, K. Qaraqe, K.A.; Alomainy, A. 2017｜Zhang, R.; Yang, K.; Abbasi, Q.H.; Qaraqe, K.A.; Alomainy, A. 2017｜Yang, K.; Bi, D.; Deng, Y.; Zhang, R.; Rahman, M.M.U.; Ali, N.A.; Alomainy, A. 2020) に掲載されています。また、ネットワーク上のナノデバイス、ナノセンサーは、数ミクロン（Ǘ𝑚）の特殊なアンテナによって「THz帯を共振」させるが、信号を再送信し、今度はネットワークを機能させるためのエネルギーを集める能力があるという事実を取り上げている。これらの特殊な特性は、ナノアンテナのスケールによって与えられるプラズモン効果によって実現され、この効果は、（Jornet, J.M.; Akyildiz, I.F. 2013 | Nafari, M.; Jornet, J.M. 2015 | Guo, H.; Johari, P.; Jornet, J.M.; Sun, Z. 2015）において説明したように、これらのオブジェクトに特殊な物理的および量子特性を付与しています。
導入論文の中で、（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）は、「埋め込み型［注射型］ナノセンサー間の情報交換は、分子放出または流れ、生化学化合物と人体内の他の重要機能の制御と監視を可能にするので、最も重要です」という実質的側面に言及しています。この記述の関連性は極めて重要で、ナノデバイスは人体に設置、注入、移植されなければならないだけでなく、神経組織や神経系で生成される神経伝達物質のように、分子フローや生化学化合物のレベルも含めて、対応するモニタリングを行うために、その生成信号やデータを受け取る必要があることを示唆している（Abd-El-atty、S. M.; Lizos, K.A.; Gharsseldien, Z.M.; Tolba, A.; Makhadmeh, Z.A. 2018). このため、これらの信号を捕らえるためのグラフェンやカーボンナノチューブ、誘導体の導入、情報を捕らえるための生体電気マーカー、さらにはこのデータを人体外部に伝送するための無線ナノネットワークの必要性が説かれている。したがって、信号の繰り返しを担当するナノアンテナやナノレテナは、内側からだけでなく、例えば神経細胞のシナプスを変化させるなど、逆のプロセスも実行できると理解する必要があります。
同様に、（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）は、体内ナノネットワークにおける関連問題はエネルギーの利用可能性であると述べている（Bouchedjera, I.A.; Aliouat, Z.; Louail, L. 2020｜Fahim, H.; Javaid, S.; Li, W.; Mabrouk, I.B.., L., Y.）。 B.; Al-Hasan, M.; Rasheed, M.B.B. 2020）、そのために効率的なルーティングプロトコルやプロセスが開発され（Sivapriya, S.; Sridharan, D. 2017｜Piro, G.; Boggia, G.; Grieco, L.A. 2015）、ナノグリッドの運用がもっともらしくなっています。Rongとそのチームは、ナノアンテナやナノレテナの目的について、次のように述べています。「身体中心のナノネットワークにおける最大の課題の1つは、ナノバッテリーのエネルギー貯蔵量が非常に限られていることに起因する...電磁波は情報だけでなくエネルギーも運ぶので、レテナはTHzやマイクロ波周波数で動作することができ、夜間の作業も可能になる」。電磁波は情報だけでなくエネルギーも運ぶため（Varshney, L.R. 2008）、ナノレクチェナはナノネットワーク内で情報を運ぶのに使われる信号を共有することができます。その結果、同時無線情報電力伝送（SWIPT）がナノグリッドの電力供給の基本技術となり、電力ボトルネックの解決策として期待されています。この技術の大きな利点は、提案するナノグリッドがシステムへの外部電力供給なしにEM信号を直流に変換することができることです。また、実現可能な電力変換は約85％の効率を達成しています」。これらの記述は、電磁波、つまりマイクロ波がエネルギーとデータを同時に伝送できること、そして体内無線ネットワークと互換性のあるテラヘルツ帯でそれが可能であることを確認するための基礎的なものです。これは、本ブログで公開した「人体内ナノテクノロジーのためのナノ通信ネットワーク」のエントリーで説明した内容を裏付けるものです。このエネルギーとデータを運ぶという両義的な現象はSWIPTという頭文字で知られており、ナノアンテナやナノレクチェナがこの性質を持つことを推察することができるのである。実際、著者らは、外部電力なしでEM信号を直流に変換する能力を非常に高い効率で主張しており、このことは、体内ネットワークを動かすのに十分なエネルギーが生成され、おそらくは蓄積されていることを説明できるだろう。実際、（Zainud-Deen, S.H.; Malhat, H.A.; El-Araby, H.A. 2017）によれば、グラフェンをベースにしたボウタイなどの多角形タイプの幾何学ダイオードを持つナノアンテナは、EM（マイクロ波）電磁波からエネルギーを収穫するだけではなく、赤外線スペクトル（El-Araby，H. A.; Malhat, H.A.; Zainud-Deen, S.H. 2017｜2018）、エネルギーの一定の流れを保証するものである。
図1.Campra博士が分析したPfizer社製ワクチンサンプルに見られるような、アレイ型とダブルボウタイ型のナノレクチェナ。
一方、（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）はレクテナの概念を「ナノアレイのエネルギーハーベスティングを目的とした、アンテナと整流素子、通常はダイオードの組み合わせ、EM波をナノアンテナで受信して整流器に結合させるなど・・・これによりTHzや高い周波数でのエネルギーハーベスティングに使用可能」として定義しています。ナノサイズのアンテナはTHz帯で動作するため、関連する整流ダイオードは、入力信号に適切に反応し、DC（直流）信号を供給できるよう、高速応答を必要とします...整流器はTHz信号または環境中の残留エネルギーからエネルギーを採取できます」。しかし、(Suh, Y.H.; Chang, K. 2002 | Abdel-Rahman, M.R.; Gonzalez, F.J.; Boreman, G.D. 2004) の研究で説明されているように、レクテナも GHz 帯でエネルギーやデータを伝送、収集できることが知られています。また、この側面で注目すべきは、（Khan, A.A.; Jayaswal, G.; Gahaffar, F.A.; Shamim, A. 2017）の研究で、直流への変換過程でほとんどエネルギーを消費しないトンネルダイオードを採用することにより、ナノレテナは周囲の高周波（RF）からエネルギーを採取できることが実証されている。このトンネルダイオードはMIM（金属-絶縁体-金属）ダイオードとも呼ばれ、ゼロバイアス整流が可能なため、2～10GHzの周波数帯で動作し、入力インピーダンスのマッチングをとることができるようになります。実際、Khanと彼のチームは、「MIMダイオードの本当の利点は高周波数（THz帯）であるが、そのゼロバイアス整流能力は、RF周波数でのハーベスティングや無線電力供給にも有益である... DC（直流）特性試験では、MIMダイオードが1200Ω（オーム）の適切な動的抵抗で、ゼロバイアス応答能力0.25V -1が得られることがわかった」と主張する。金属-絶縁体-ダイオードのRF（Radio Frequency）特性を、1）500MHzから10GHzまでのSパラメータ（ダイオード・トンネル・バリア厚）測定、2）ゼロバイアスでのRF-DC整流、の二つの方法で実施した。今回得られた入力インピーダンスの結果は、MIMダイオードをハーベスティング用途のアンテナに統合する際に有用である。RF特性評価の第2部では、「ゼロバイアスのRF-DC整流を検証した」。つまり、ナノレテナはより低い周波数帯、さらには無線周波数でも動作することが確認され、無線ナノグリッドやそのIoNT（Internet of NanoThings）アプリケーションの電源として理想的な手法であることが説明されました。
レクテナの基本素子の回路図
図.2. レクテナの基本素子の回路図。(Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018)
Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）の分析に目を向けると、彼らの研究は2種類の体内ナノネットワーク指向のレクテナの比較に取り組んでいます。その一つが、カーボンナノチューブを用いたナノレクチェンで、ワクチンサンプルで観測された同定と一致します。この点について、Rong氏と彼のチームは、CNT（カーボンナノチューブ）レクテナを提案した（Sharma, A.; Singh, V.; Bougher, T.L.; Cola, B.A. 2015）の研究を引用している。「ナノアンテナとして機能し、その先端がIM（絶縁体-金属）でできていてダイオードとして振る舞う数百万のナノチューブで構成されている」のだそうだ。このCNTレクテナは、ボディセントリックナノデバイスやワイヤレス電磁波エネルギーハーベスティングへの応用に大きな可能性を示しています」。このことから、観察されたカーボンナノチューブとプラズモニックナノアンテナは、とりわけ、ワクチンの様々な接種によって設置されたナノネットワークへのエネルギー供給を目的としていることが確認でき、その永久的な運用維持のための基本エネルギー供給を完了するには、数回の接種が必要であることが説明できる。また、カーボンナノチューブのレクテナについて詳しく述べると、「CNTが電磁波を吸収すると、先端部分で整流された後、直流電流が発生する」とされています。この変換された電流は、コンデンサーの充電に使われる。DC（直流）変換処理は、システム内部のTHz信号と周囲の自由電力を用いて行われるため、このようなナノレクテナジェネレータの電源には、他の特定の外部電源が必要ない」。このことは、動作に他の部品が必要ないことを示唆しています。
多層カーボンナノチューブを金属ナノ材料でサンドイッチしたナノ・レクテナ
図3.金属ナノ材料でサンドイッチした多層カーボンナノチューブナノレクテナ。(Sharma, A.; Singh, V.; Bougher, T.L.; Cola, B.A. 2015)
CNTナノレテナに加えて、（Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018）彼らの主な提案と比較して、ボウタイナノレテナ「三角形の部分を二つ持つ、ボウタイ双極子のナノレテナ」が提案されています。アンテナの厚さは100nmで、ボウタイアンテナのギャップ部の中央にグラフェンからなるナノダイオードを配置し、レクテナ動作を実現しています。さらに、これを接続して、ナノレテナのアレイを形成することも可能です。ボウタイ型ダイポールアンテナで電磁波を受信し、その信号を交流（AC）に変換してナノダイオードに流しています。そして、ダイオードはAC（交流）をDC（直流）に整流する。これは、ワクチンサンプルで観察されたプラズモニックナノアンテナの種類と、その三角形の断面をつなぐ材料として使用されているグラフェンを確認するもので、Campra社がワクチンから検出したグラフェンの存在と一致する。Rongとそのチームは、「1つのレクテナの出力は0.11nW（約）なので、このレクテナのアレイを使用すれば、ナノネットワークに必要なパワーとサイズを満たすことができます...直列接続する素子を増やせば電流とパワー出力を増やすことができます。これは、(Aldrigo, M.; Dragoman, M. 2014) "Graphene-based nano-rectennas in far-infrared frequency band "というタイトルの研究で実証されており、ナノレセナは赤外線周波数帯の人間の熱を採取することができ、提案したモデルは「単一のナノレセナからの整流電流と数千個のナノレセナを組み合わせたマクロシステムからの整流の両方において」有望だと説明されています。このことから、ナノレテナは孤立した部品ではなく、実際には、当初考えられていたよりも一般的で、数が多いことがわかります。おそらく、1回分のワクチンには、その規模にもよりますが、数千から数百万のナノレクチンが含まれているのでしょう。
Rong氏の論文では、引き続きCNTレクテナに関する非常に重要な手がかりが示されており、「CNTレクテナが生成する出力電圧は数十ミリボルトのオーダーであり、通信用のチャネルアクセス方式は、ナノネットへのフェムト秒パルスに基づくだろう......」と指摘されています。バイナリコードの）数字の1は100ᑓパルス、つまり長いパルスで送信され、数字の0は無音で送信されます。隣接するビット間の分離時間はパルス持続時間の1000倍（Ts = 100ps）なので、平均電力はnWレベルに戻るでしょう。したがって、CNTレクテナの出力電力は、システム（ナノグリッド）の電力要求を満たすことができる」。この発言は、Corona2Inspectですでに調査されていた、ナノネットワークがデータパケット転送にTS-OK信号を使って動作すること（人体内ナノテクノロジー用ナノ通信ネットワーク、ナノネットワーク用CORONAシステム、ナノルーター、電磁波ナノネットワークソフト参照）を、シンプルかつ低消費電力であることから裏付けたものである。また、このブログのナノパルプとカーボンナノチューブの記事で示唆したように、カーボンナノチューブが信号やデータ伝送、そしてエネルギーハーベスティングで動作できることも確認されました。
ナノネットワークで得られた信号のバイナリコードを送信するTS-OOKパルス
図4 ナノネットワークで得られた信号のバイナリコードを送信するTS-OOKパルス。(Rong, Z.; Leeson, M.S.; Higgins, M.D.; Lu, Y. 2018)
Rong氏の計算によると、「レクテナCNTデバイスの場合、報告されている最大出力電圧は68mV、25素子レクテナボウタイアレイの場合は170mVである」。したがって、(9)によれば、ボウタイ型レクテナアレイはCNTレクテナよりも多くの電荷を供給します。この2つのレクテナデバイスを用いて同じキャパシタ（9nF）を充電すると、CNTレクテナはその非常に高い接合抵抗により時間がかかる（6分以上）ことが明らかです。一方、レクテナのボウタイでは、抵抗が比較的非常に小さいので、コンデンサーに多くのエネルギーを供給しても6ms程度で済みます。" この説明は、体内ナノネットワーク用の2種類のレクテナを比較する際に非常に重要である。ボウタイアレイ型ナノレテナは、カーボンナノチューブ型よりも優れた性能を持ち、ナノキャパシタの充電に6ミリ秒しかかからない。このことは、マイクロスケールおよびナノスケールのワクチンサンプルにこれらの成分が存在することを説明するものである。また、充電テストに使用したウラナノキャパシタについても言及しています。コンデンサは、電界を維持することによってエネルギーを蓄積することができる受動的な電気デバイスである。そうすると、「体内のナノネットワークに蓄えられたエネルギーはどこにあるのか？その答えはとてもシンプルで、ワクチンに含まれる豊富で認知度の高い材料、すなわちグラフェンそのものにあります。グラフェンナノシートやグラフェンメッシュは、キャパシタとして機能することが報告されており、（Bai, J.; Zhong, X.; Jiang, S.; Huang, Y.; Duan, X. 2010年）、「幅10nm以下のナノリボンのグラフェンシートは、室温でのトランジスタ動作に十分なバンドギャップを開くことができる」ため、事実上、ナノレテナによって電荷が伝達され、磁場を発生させることができるのだ。そうすると、ワクチンを接種した後に腕が（他の部位も含めて）磁気を帯びるという現象が説明できる。実際、図5を見ると、科学文献にあるような拡散した（グラフェンの）ナノメッシュがあり、キャパシタとして機能する可能性があることがわかる。多くの場合、多角形、四角形、ナノアンテナの物体の周囲にこれらの形状が見られ、ナノネットワークのエネルギー的な残骸を提供するという意味で理にかなっていると思われる。
図5. ファイザー社のワクチンサンプルでは、ナノアンテナが見つかった結晶、ナノキューブ、多角形構造の周囲に、拡散しているもののグラフェンのメッシュが観察されるようだ。(Bai, J.; Zhong, X.; Jiang, S.; Huang, Y.; Duan, X. 2010)
最後に、Rongとその研究チームは、結論の中で次の点を強調しています。「SWIPT（無線情報・電力同時伝送）技術の継続的な進歩とともに、先駆的なCNTアレイ・レクテナとボウタイ・アレイ・ナノ・アンテナは、ナノセンサーの無線電力供給の扉を開くものである」。ナノレクテナは外部電源なしでナノセンサーに電力を供給することができ、その広帯域特性から、レクテナは移植されたナノデバイスや人体に電力を供給する非常に効率的で有望な方法となるのです。このCNTレクテナアレイは、人体中心の無線ナノネットワークに必要な電力（約27.5nWと推定）を供給することに成功しました。さらに、ボウタイ型レクテナアレイは、サイズがはるかに小さいにもかかわらず、同様の電力を供給します。ナノレクテナは、圧電ナノジェネレータと比較して、それほど高い電圧を供給できませんが、システム（人体）内部のTHz信号と周囲のEM信号から直接DC（直流）も生成し、システムに他の外部電源供給がないボウタイ型ナノレクテナアレイははるかに効率が高いのです。このことから、ナノデバイスやナノセンサーの体内ナノネットワークを構築するのであれば、この種のナノアンテナが適していることは明らかでしょう。したがって、ワクチンサンプルの中にプラズモニック・ナノアンテナが存在することは、それが蝶ネクタイや立方体、あるいは観察されているようにプリズムの形であろうと、未申告のナノテクノロジーの存在の明確な証拠であることに気づくのにそれほど鋭い推論は必要ないだろう。
書誌情報
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