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Flexible micro device to drive embryonic motor neurons for activity of denervated muscle

Research Project

Project/Area Number 17K20101
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Hasegawa Yasuhisa  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70303675)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹内 大  名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (20713374)
青山 忠義  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00569337)
Research Collaborator HIRATA hitoshi  
KURIMOTO shigeru  
NAKANO tomonori  
TOKUTAKE katsuhiro  
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords生体内埋込装置 / フレキシブルマイクロ電極 / 機能的電気刺激 / 末梢神経電気刺激 / 無線給電 / 腓骨神経 / 生物・生体工学 / マイクロ・ナノデバイス / 情報工学 / リハビリテーション
Outline of Final Research Achievements

Recently, transplantation of embryonic motor neurons into peripheral nerve combined with Functional Electrical Stimulation (FES) has been used to restore functional muscle activity for denervated muscle after peripheral nerve injury. However, conventional electrode could not achieve multiple stimulation of nerves and stable FES for long term because scar tissue was generated around the electrode.
In this research, a wirelessly powered neurostimulator with two electrodes was developed. The neurostimulator uses a magnetic field resonance method to supply power wirelessly from a transmitter coil to a receiver coil. The receiver coil is connected to peroneal/tibial nerves, and implanted into a rat body. Planter/dorsal flexions of rat ankle was generated by the developed neurostimulator. Flexible micro electrode was also developed to prevent scar tissue generation using a polyimide film. Insertion of fabricated micro electrode into a rat peroneal and tibial nerves was achieved.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

事故などにより末梢神経を損傷した際、運動機能や感覚能力の重篤な低下や完全な喪失が生じる。本研究では、研究協力者の平田らが有する麻痺筋の神経ネットワーク再支配技術を用いて、末梢神経を人工的に刺激することによる機能的な運動の再建を行っている。この手法では、筋を直接刺激するのではなく神経を介することで、低い刺激強度によって複数の筋活動を選択的に制御できた点に学術的意義がある。
また、本研究で実現した完全埋込型無線給電デバイスによる複数神経の電気刺激は、神経再接続手術による運動機能回復が困難である患者に対し機能的な運動の回復を実現できる新たな治療法としての可能性を示しており、大きな社会的な意義を有する。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2018

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 刺激電圧を調整可能とする末梢神経デバイス2018

    • Author(s)
      宮本恭寛, 竹内大, 青山忠義, 長谷川泰久,中野智則,栗本秀,平田仁
    • Organizer
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Peripheral Nerve Stimulation Device Enabling Adjustment of Stimulation Voltage,2018

    • Author(s)
      T. Miyamoto, M. Takeuchi, T. Nakano, T. Aoyama, S. Kurimoto, H. Hirata, Y. Hasegawa,
    • Organizer
      2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 末梢神経刺激により筋収縮を実現する無線給電デバイス2018

    • Author(s)
      宮本 恭寛、竹内 大、青山 忠義、長谷川 泰久、中野 智則、栗本 秀、平田 仁
    • Organizer
      東海支部第67期総会講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-07-21   Modified: 2022-01-27  

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