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Development of a hybrid brain cooling system to simultaneously cools the deep brain and widespread cortical surfaces

Research Project

Project/Area Number 20K09349
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56010:Neurosurgery-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Inoue Takao  山口大学, 大学研究推進機構, 准教授 (80513225)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 常盤 達司  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (00636219)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords局所脳冷却 / 脳梗塞 / 熱伝導シート / ネコ / 脳低温療法 / 脳卒中 / ニューロモデュレーション
Outline of Research at the Start

「脳組織の一領域を均一温度で一塊に制御する方法はあるか?」
この学術的問いに対して、本課題では脳表冷却デバイスに「熱伝導シート」と「冷却ニードル」を融合した「ハイブリッド脳冷却デバイス」を提案する。焦点性てんかんのような局所性の疾患部位の冷却のみならず重症脳梗塞や頭部外傷のような深在性かつ広範な脳疾患部位の冷却を実現すべく、ネコ重症脳疾患モデルを用いて冷却性能・治療効果を評価する。

Outline of Final Research Achievements

Focal brain cooling face challenges in cooling wide brain tissue regions, particularly in severe cerebral infarction or head injury cases. Hence, we developed a hybrid brain cooling device that combines a thermal conductive sheet and a cooling needle array. To achieve optimal cooling performance, we selected suitable materials and thickness for the thermal conductive sheet, optimized the sheet and cooling device's arrangement, and determined the needle-type device's structure. Our results demonstrated that the thermal conductive sheet expanded the cooling area and effectively reduced cerebral infarct size in a feline cerebral ischemia model. Furthermore, we successfully utilized metal rods for heat conduction in the needle-type device. Ultimately, we created an integrated device combining the thermal conductive sheet and needle-type device.
With further research and development of hybrid brain cooling devices, it has great potential as an effective treatment for severe brain diseases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は脳温制御の研究に焦点を絞り研究を進めてきたが、最終的に本デバイスはセンサと組み合わせることで、脳活動を同時計測できるニューロモデュレーションデバイスとすることができる。脳活動計測に基づく脳温制御を実現することで、脳神経外科疾患に対する治療効果の改善はもとより、基礎研究における神経機構の調節技術の向上を期待できる。
近年、侵襲式デバイスは世界的にも関心を集めるテーマとなっている。侵襲式の脳活動計測制御デバイスの開発を推進することで、脳疾患治療の先にあるトランスヒューマニズムとも呼ばれる人類の機能を拡張する分野にも関与できる可能性がある。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2022 2020

All Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Presentation] 局所脳温の制御による脳神経疾患治療法の進展2022

    • Author(s)
      井上貴雄
    • Organizer
      第52回日本臨床神経生理学会学術大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ○広範な脳領域の冷却を目的とした熱伝導シートによる脳冷却技術の開発ーネコ重症脳梗塞モデルを用いた検証ー2020

    • Author(s)
      井上貴雄、岡史朗、山川俊貴、西本拓真、久恒和希、和久屋愛美、野村貞宏、鈴木倫保
    • Organizer
      第7回日本BMI研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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