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Optical stimulationを用いたBMIの培養細胞による安全性評価

研究課題

研究課題/領域番号 17K01436
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 医療技術評価学
研究機関九州大学

研究代表者

田代 洋行  九州大学, 医学研究院, 講師 (70380384)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード人工感覚器 / 光神経刺激 / Photoswitch / 赤外線神経刺激 / ブレインマシンインターフェース / ダイレクトニューラルインターフェース / 人工視覚システム / 人工網膜 / 光刺激 / Brain machine interface / Nueral interface / BMI / 生物・生体工学 / 神経科学 / Brain Machine Interface / 医療機器 / 安全性評価
研究成果の概要

高密度な神経刺激を可能にするため、Photoswitchおよび赤外線による光神経刺激法の安全性確認に取り組んだ。Photoswitchとは光に感受性のない神経細胞に、遺伝子改変無しに物質添加により光感受性を付与する技術である。光感受性物質の合成時における精製純度は90%以上でないと合成中間体や出発物質による毒性が問題になることが明らかになった。また中赤外線刺激は水中での減衰が激しくファイバー導光でなければ神経刺激が難しいことを確認した。中赤外線刺激を使った角膜を通した網膜刺激は実現が現実的に難しく、実現には波長変換などの方法が必要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、高密度な神経刺激を実現するために光刺激を応用した神経刺激デバイスの実現を目標に取り組んだ。我々は失明者の視覚を再建する人工網膜の開発に取り組んでいるが、健常者に匹敵する視覚再建は広く応用されている電気刺激では実現が難しい。今回、Phtoswitch合成における中間体の毒性、赤外線刺激の実現性を検証した。これらの結果は光刺激による人工網膜への応用が期待できる。加齢黄斑変性、網膜色素変性といった疾患により失明に至った患者の視覚再建を引き続き目指す。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 人工視覚システム用多孔性刺激電極の電気化学的特性解析のための等価回路の検討2018

    • 著者名/発表者名
      野村修平, 田代洋行, 寺澤靖雄, 太田淳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 118 ページ: 23-28

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 短期間通電下における脈絡膜上経網膜刺激方式人工視覚用多孔性刺激電極の生体内電気化学インピーダンス特性2018

    • 著者名/発表者名
      野村修平, 田代洋行, 寺澤靖雄, 太田淳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 118 ページ: 55-60

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nitoroazobenzene S1の細胞毒性試験による Photoswitch・BENAQ合成で要求される精製純度の検討2018

    • 著者名/発表者名
      吉村 優里奈, 土井 春奈, 寺澤 靖雄, 田代 洋行
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 117 ページ: 59-64

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 神経インターフェースの安全性評価のための神経培養細胞を用いた動物実験代替法の基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      吉村優里奈, 田代 洋行, 栢森 裕三
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 117 ページ: 13-16

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 光刺激を使用した視覚再生に向けた中赤外線レーザー光の生体内減衰量の計測2020

    • 著者名/発表者名
      遠坂眞悠, 田代洋行
    • 学会等名
      2020年日本生体医工学会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 失われた視覚機能の再生を目指した光による網膜神経刺激法2020

    • 著者名/発表者名
      野村修平, 田代洋行, 寺澤靖雄, 太田淳
    • 学会等名
      2020年日本生体医工学会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A review of optical neural stimulation: considering applications to artificial retina2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Tashiro
    • 学会等名
      2019 NAIST NCTU Joint Workshop on Biomedical Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrochemical Characterization of Implantable Porous Electrode During Long-Term In Vivo Stimulation Using Electrochemical Impedance Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Nomura, Hiroyuki Tashiro, Yasuo Terasawa, Yukari Nakano, Jun Ohta
    • 学会等名
      International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications (Bio4Apps 2018/2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体内慢性通電に伴う人工視覚システム用多孔性刺激電極の一定位相要素の変化2019

    • 著者名/発表者名
      野村修平, 田代洋行, 中野由香梨, 寺澤靖雄, 太田淳
    • 学会等名
      2019 日本生体医工学会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工視覚システム用多孔性刺激電極の電気化学的特性解析のための等価回路の検討2018

    • 著者名/発表者名
      野村修平, 田代洋行, 寺澤靖雄, 太田淳
    • 学会等名
      MEとサイバネティックス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 短期間通電下における脈絡膜上経網膜刺激方式人工視覚用多孔性刺激電極の生体内電気化学インピーダンス特性2018

    • 著者名/発表者名
      野村修平, 田代洋行, 寺澤靖雄, 太田淳
    • 学会等名
      MEとサイバネティックス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Nitoroazobenzene S1の細胞毒性試験による Photoswitch・BENAQ合成で要求される精製純度の検討2018

    • 著者名/発表者名
      吉村 優里奈, 土井 春奈, 寺澤 靖雄, 田代 洋行
    • 学会等名
      MEとバイオサイバネティックス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 神経インターフェースの安全性評価のための神経培養細胞を用いた動物実験代替法の基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      吉村 優里奈, 田代 洋行, 栢森 裕三
    • 学会等名
      MEとバイオサイバネティクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Biomechatronics2019

    • 著者名/発表者名
      Marko B. Popovic Ed., Hiroyuki Tashiri et al.
    • 総ページ数
      668
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128129395
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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