末梢神経系人工シナプスを目標とした神経伝達物質微量注入システム

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460126
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 土屋 喜一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70063469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 壁井 信之 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (50096583)
• Keywords: シナップス / インタ-フェ-ス / 神経伝達物質 / 化学情報情報伝達 / 微小ポンプ

Research Abstract

本研究では、生体の神経情報伝達方式をそのまま踏襲したインタ-フェ-スとして、電子情報に合わせてきわめて微量の神経伝達物質を、情報の受け手になるリセプタに向けてパルス的に放出し、化学情報として伝達する人工シナプスシステムを開発することを目的とした。
本年度は、微量の伝達物質を注入するための微小ポンプを設計するに先だって、圧電素子や電磁モ-タ、静電力をに用いた微小ポンプを40種類ほど考察した。これらの案に対して原理的にポンプとしての動作が可能か否か、机上でその評価を行った。その結果良好な評価が得られた5種類の微小ポンプの動作原公を確認すべく試作機を設計、製作し、評価試験を行った。しかし試作した微小ポンプは、十分評価ができるほどの性能を発揮するまでに至らなかった。今後さらに設計を詳細に行い、評価可能な装置を試作する必要があろう。
また当初、ポンプ評価のための数10〜数100μ1オ-ダの微小流量の計測は、既存の装置を流用することで可能であると考えていた。しかし実際には数100μ1のオ-ダの計測が限度で、それ以下の微小流量では液体の蒸散を考慮した計測法が必要であることが判明した。したがってあらたに実用的な装置として数10μ1以下の流量計測システムを考案し、開発していく必要であることが分かった。
次に注入システムを駆動するに必要なエネルギ-および情報を、外部から生体然部に送る方式として、超音波を用いた無線的なエネルギ-および情報の伝達法について検討した。これにより圧電、電歪素子の形状(平面、凹面等)の伝達特性に与える影響、圧電、電歪素子の駆動方法(駆動周波数、駆動波形、連続駆動、パルス駆動等)の伝達特性に与える影響が明らかになった。