2015 Fiscal Year Annual Research Report
iPS細胞由来再生心筋組織と心臓をインターフェイスする電子デバイス
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25560197
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
八木 哲也 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50183976)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 培養心筋細胞 / 神経組織 / 電気刺激 / 集積電子回路 / 神経インターフェイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心筋梗塞などにより機能不全に陥った心臓や、事故などによって損傷した神経組織の機能を再建する治療として，人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いて，心筋組織や神経組織を再生移植する方法が脚光を浴びている。本研究の目的は、再生組織の培養あるいは移植の段階において，ホスト組織と移植組織を機能的にインターフェイスするための多点電極電子デバイスシステム(生体組織-コンピュータインターフェイス）を開発することである。前年度までの動物実験の結果を受けて、多点電極から組織にシステマチックに電気刺激を与えることができる、集積型の電流刺激システムの設計と製作を行なった。まず多点電気刺激用の定電流駆動回路を集積回路により作成した(以下電流刺激チップと呼ぶ）。この電流刺激チップは、1チップあたり最大６４チャネルの電極から、電流パルスの振幅、幅、間隔を変化させながら電流刺激を行うことができる。この電流刺激チップの性能を評価するために、マウス視覚野スライス標本に対して多点電流刺激を行い、その効果をCa感受性色素を用いたイメージング法により計測した。その結果、刺激チップは市販の大型定電流刺激装置以上に正確に電流パラメータを制御できることが分かった。さらにこの電流刺激チップを制御するために、マイクロプロセッサを組込んだ集積制御システムボードを作成し、これを電流刺激チップと接続した。現在このシステムの性能を評価している。iPS細胞などの遺伝子操作された細胞は、特殊実験室内かつクリーンベンチ内などにおいて取り扱われる。本多点電流刺激システムは、超小型で顕微鏡等にも組み込み可能であり、iPS細胞を含む培養細胞・組織の電気的制御に広く普及することが期待される。また組み込まれた無線通信機能によって、外部装置からマイクロプロセッサを制御できるため、将来は完全埋植型の生体組織インターフェースにも応用が期待できる。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] Cortical neural excitations in rats in vivo with using a prototype of awireless multi-channel microstimulation system2015
Author(s)
Y. Hayashida, Y. Umehira, K. Takatani, S. Futami, S. Kameda, T. Kamata, A. Ullah. Khan, Y. Takeuchi, M. Imai,and T. Yagi
Organizer
IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
Place of Presentation
Milano Conference Center (Milan, Italy)
Year and Date
2015-08-25 – 2015-08-29
Int'l Joint Research
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