2023 Fiscal Year Final Research Report
Neuromodulation with ultrashort acoustic pulse
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19H04460
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
Tsukamoto Akira 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (90511460)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 桂一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00737926)
川内 聡子 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 生体情報・治療システム研究部門, 准教授 (20506505)
佐藤 俊一 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 生体情報・治療システム研究部門, 教授 (90502906)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 極短音響パルス / 細胞内Ca2+濃度 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Neuromodulation cures pain, involuntary movements and severe depression by stimulating nerve cells in the brain and regulating neural activity in the brain. Through this research, a black ink fluid working channel with stability and multi-irradiation properties was devised as a mechanism for generating ultrashort acoustic pulses, and a method for controlling the energy flow velocity of ultrashort acoustic pulses was developed that can be verified by pulse frequency as well as energy per pulse. We also developed a mechanism that enables both irradiation of ultrashort acoustic pulses and fluorescence observation. Irradiation of the mouse brain with ultrashort acoustic pulses increased the intracellular Ca2+ concentration, but also caused side-effects. This side-effect was reduced by controlling the number of pulses rather than by controlling the energy per pulse.
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| Free Research Field |
生体医工学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
学術的な意義として，極短音響パルスを発生させる機構として安定性と多照射性を兼ね備えた黒インク流体作動流路を考案したこと，極短音響パルスの照射と蛍光観察を両立できる機構を開発したこと，それらにより極短音響パルスによって脳に生じる副作用を低減するのにはパルスあたりのエネルギよりもパルス回数で極短音響パルスのエネルギ流束を制御した方が有望であることを示唆した点が挙げられる．また社会的な意義として，極短音響パルスによる治療で想定される副作用とそれの回避法を初めて示した点が挙げられる．
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