Implantable device for measuring cerebral blood flow, neural activities and animal behaviors

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16883
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
• Research Institution: Chitose Institute of Science and Technology (2023); Nara Institute of Science and Technology (2019-2022)
• Principal Investigator: Haruta Makito 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (40733663)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: CMOSイメージセンサ / 脳機能イメージング / 脳血流計測 / 蛍光イメージング / 自由行動実験 / 小型・軽量

Outline of Final Research Achievements

To understand the relationship between motor, emotional, or social behaviors and brain functions, we need a small measurement device that can measure brain activities during behavioral experiments. In this study, we have developed an imaging device for measuring brain function with an ultra-small CMOS image sensor for measuring brain activity during behavioral experiments. The CMOS imaging device has a custom CMOS image sensor and two types of LEDs for light sources. In addition, we have developed a new small aluminum head plate with a simple installation structure for long-term brain function measurement.

Free Research Field

半導体デバイス工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のイメージング技術ではレンズ等の大きな光学系を必要であるため、超小型化や多機能化が困難であった。本研究では独自のCMOSイメージセンサと微細デバイス実装技術を新たに開発することで、デバイス重量がわずか0.5 gの脳血流と脳神経活動の同時計測が可能な超小型イメージングデバイスを実現した。行動実験中の脳機能と脳血流を同時測定する事で、脳血管障害における脳機能と血流の関連性および脳機能障害のメカニズム解明に貢献できる。小型デバイスであることで経時的に脳機能を計測できるようになる。そのため、機能障害の過程やその回復過程を計測することが可能となり、予防法と治療法の開発に貢献できる。