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自己組織的マイクロニューロチップ

Research Project

Project/Area Number 18656076
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

高橋 宏知  東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90361518)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 神崎 亮平  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40221907)
中尾 政之  東京大学, 工学系研究科, 教授 (90242007)
神保 泰彦  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (20372401)
Project Period (FY) 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Keywords脳 / 神経 / 培養神経細胞 / カルシウムイメージング / 自己組織化 / 微小電極アレイ / アモルファスシリコン
Research Abstract

脳のモデルとして,自己組織的に形される培神経細胞の神経回が注目されている.従来の研究では,培養神経細胞活動を計測・刺激するために,多点電極アレイ(Multi-electrode array, MEA)が広く用いられてきた.しかし,MEAでは,電気刺激を与えられる範囲が電極上のみに制限されるため,刺激可能な面積や分解能に限界がある.この欠点を解消するための基盤技術として,光照射で刺激部位を任意の大きさ・形状に選択できる光アドレス電極を開発した.
本電極は,酸化スズ透明金属膜,水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)光導電性膜,アンチモン酸亜鉛分散エポキシ保護膜の3層から成る.光が電極に照射されるとa-Si:H膜の電気伝導率が上昇し,仮想的な電極が生成される.A-Si:H膜は,膜厚が150nm,暗導電率と明導電率がそれぞれ4x10^<-11>,3x10-5Ω-1cm^<-1>であり,CVD(Chemical Vopor Deposition)を用いて成膜される.保護膜は,スピンコートで成膜できる防水性保護膜で,弱アルカリ性の培養液によるa-Si:Hの劣化を防ぐ.同膜はアンチモン酸亜鉛を電荷担体とした10MΩ/sq.程度の表面抵抗を有する低導電性薄膜であり,膜厚方向にのみ電流を通す.
試作した電極の耐久性を培養液への暴露実験で評価したところ,誘電性及び導電性保護膜共に,2週間以上の培養液への暴露に耐え,その間,光感度はほぼ一定に保たれた.本電極上で神経細胞を培養し,光照射下で電気刺激を与えたところ,誘電性及び導電性保護膜を介した全面刺激双方で,神経細胞内のCa2+濃度の変化を誘発できた.さらに,導電性保護膜を介して局所刺激を与えると,光照射部位の神経細胞を選択的に刺激できた.これらの結果から,試作電極は,神経科学の構成論的研究の強力なツールとして期待できる.

Report

(1 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2007 2006

All Journal Article (4 results)

  • [Journal Article] Light-addressable electrode with hydrogenated amorphous silicon and low-conductive passivation layer for stimulation of cultured neurons2007

    • Author(s)
      Suzurikawa J, Takahashi H, Kanzaki R, Nakao M, Takayama Y, Jimbo Y
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 90・9

      Pages: 93901-93901

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Light-addressable planar electrode with hydrogenated amorphous silicon and low-conductive passivation layer for stimulation of cultured neurons2006

    • Author(s)
      Suzurikawa J, Takahashi H, Takayama Y, Warisawa S, Mitsuishi M, Nakao M, Jimbo Y
    • Journal Title

      Proceedings of the 28th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      Pages: 648-651

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 光照射で刺激部位を選択できるアモルファスシリコン電極の開発2006

    • Author(s)
      硯川潤, 高山祐三, 中尾政之, 神保泰彦, 高橋宏知
    • Journal Title

      電気学会研究会資料 MBE-06-1-22

      Pages: 79-84

    • NAID

      10017484323

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 光アドレス電極を用いた培養神経向路の大面積刺激2006

    • Author(s)
      硯川潤, 高橋宏知, 神崎亮平, 中尾政之, 神保泰彦
    • Journal Title

      第21回生体生理工学シンポジウム論文集

      Pages: 215-218

    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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