| Project/Area Number |
22K20404
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
Oshita Masaaki 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (10964025)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 表面プラズモン共鳴 / ショットキー障壁 / 神経プローブ / 化学量センサ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では神経伝達物質の直接計測を目的とした、脳内に埋め込み可能な表面プラズモン共鳴型化学量センサを実現する。脳内物質濃度の無線計測に適用可能な技術は、電気的にインピーダンスを計測し、化学物質の濃度に換算する電気化学測定法のみである。しかし、電気化学測定法にはオキシトシンなどの神経ペプチドを生理活性のある下限の濃度まで計測できない問題があった。一方、表面プラズモン共鳴型化学量センサは検出下限に問題はないものの、嵩張るプリズムと装置外部に光検出器が必要で脳への埋込が困難であった。本研究では金回折格子と半導体接合を用いてプリズムと光検出器を一体化し、脳内への埋込を実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we have developed a surface plasmon resonance (SPR) chemical sensor that can be implanted in the brain, with the aim of wirelessly measuring neurotransmitters. Conventional electrochemical measurement methods have the problem that they cannot measure neuropeptides such as oxytocin at low concentrations, but SPR sensors overcome this detection limit. On the other hand, conventional SPR sensors are difficult to implant in the brain due to bulky elements such as prisms. In this study, we have developed a prototype of a sensor that uses a diffraction grating to flatten the sensor and electrically detects SPR using a semiconductor junction.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、神経伝達物質の無線装置上での計測を目指した脳内に埋め込み可能な表面プラズモン共鳴（SPR）型化学量センサの基礎原理を実証した。従来の電気化学測定法では低濃度の神経ペプチド計測が困難だったが、本方式のSPR型センサは高感度かつ埋め込み可能であり、動物の自由な行動を妨げずに脳神経活動を計測できると見込まれている。この技術により、複数の動物が関与する社会的相互作用と脳機能の関係解明が進展し、脳科学研究に大きな貢献が期待される。
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