生きたマウス脳の長期精密計測を可能にするマイクロインターフェイスデバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 22510124
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 一木 隆範 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (20277362)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: マイクロバイオシステム / 脳計測 / in vivo計測 / バイオデバイス / イメージング / マウス / 2光子顕微鏡 / マイクロバルブ

研究概要

2光子励起顕微鏡法(2PLMS)は脳機能を細胞レベルで研究するための強力な手法であるが、生きたままの動物の脳を長期計測するためのツール・手法の欠落が課題であった。そこで、本研究では、生きたマウスの脳の長期・精密計測を可能にする動物個体埋め込み型インターフェイスデバイスを開発した。この成果は、2PLMSを軸とするinvivo脳研究の技術的制限を克服する新たなツール・手法を提供し、脳神経細胞の機能のより深い理解に貢献すると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Novel Microfluidic Valve Technology Based on Shape Memory Effect of Poly(epsilon-caDrolactone) (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, C. Jiang, K. Uto, M. Ebara, T. Aoyaei, and T.
  • 雑誌名: Applied Physics Express (APEX) 巻: 6 号: 3 ページ: 37201-37201
  • DOI: 10.7567/apex.6.037201
  • 査読あり
• [雑誌論文] 動物個体への埋め込み型マイクロブレインインターフェイスデバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,河西春郎,一木隆範
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料BMS,バイオ・マイクロシステム研究会 ページ: 29-34
  • NAID: 10027975444
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/10027975444
• [学会発表] Tetra-PEG gel/PDMS ハイブリッドマイクロ流路からの試薬拡散 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 酒井崇匡, 鄭雄一, 河西春郎, 一木隆範
  • 学会等名: Tetra-PEG gel/PDMSハイブリッドマイクロ流路からの試薬拡散
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Implantable microfluidic interface devices with drug perfusion function through hydrogel membrane (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T.Akagi, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: 16th Int. Conf. on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2012)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
• [学会発表] Shape-memory polymer microvalves (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, K. Uto, M. Ebara, T. Aoyagiand T. Ichiki
  • 学会等名: The 16th Int. Conf. on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2012)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
• [学会発表] Flexible phosphorescent oxygen microsensor array devices for non-invasive monitoring of cellular oxygen metabolism during cultivation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kojima, H. Takehara, T. Akagi, H.Shiono and T. Ichiki
  • 学会等名: The 16th Int. Conf. on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2012)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
• [学会発表] Tetra-PEG Gel/PDMS Hybrid Microfluidic Devices for In Vivo Analysis of Neural Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T.Akagi, T. Sakai, U. Chung, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: 9th Int. Gel Symposium (Gelsympo2012)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Shape-memory polymer microvalves and its application to a field-programmable valve array (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, K. Uto, M. Ebara, T. Aoyagi and T. Ichiki
  • 学会等名: 2012 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials (SSDM2012)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] 形状記憶ポリマーマイクロ流体バルブの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,蒋晨陽,宇都甲一郎,荏原充宏,青柳隆夫,一木隆範
  • 学会等名: 2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] Tetra-PEGgel/PDMSハイブリッドマイクロ流路からの試薬拡散 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,酒井崇匡,鄭雄一,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] フレキシブルセンサデバイスを用いた乳がん細胞の酸素消費量評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島麻里,竹原宏明,赤木貴則,一木隆範
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Shape-memory polymer microvalves and its application to a field-programmable valve array (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, K. Uto, M. Ebara, T. Aoyagi and T. Ichiki
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
• [学会発表] Tetra-PEG Gel/PDMS Hybrid Microfluidic Devices for In Vivo Analysis of Neural Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T. Akagi, T. Sakai, Ung-il Chung, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: 9th International Gel Symposium
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba
• [学会発表] Shape-memory polymer microvalves (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, K. Uto, M. Ebara, T. Aoyagi and T. Ichiki
  • 学会等名: 16h International Conference on Miniaturized Chemical and Biochemical Analysis Systems
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Okinawa
• [学会発表] Implantable microfluidic interface devices with drug perfusion function through hydrogel membrane (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T. Akagi, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: 16h International Conference on Miniaturized Chemical and Biochemical Analysis Systems
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Okinawa
• [学会発表] Tetra-PEG gel/PDMSハイブリッドマイクロ流体デバイスの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 酒井崇匡, 鄭雄一, 河西春郎, 一木隆範
  • 学会等名: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] Hydrogel reactive microbonding method for the use of Tetra-PEG gel as a structural material for microfluidic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Takehara, A.Nagaoka, J.Noguchi, T.Akagi, T.Sakai, U.Chung, H.Kasai, T.Ichiki
  • 学会等名: The 15th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2011)
  • 発表場所: Seattle (USA)
  • 年月日: 2011-10-03
• [学会発表] Brain interface device with permeable hydrpgel membrane for in vivo analysis of neural cells (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Takehara, A.Nagaoka, J.Noguchi, T.Akagi, H.Kasai, T.Ichiki
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(愛知県)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Implantable microfluidic devices for neuroscience (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Takehara, A.Nagaoka, J.Noguchi, T.Akagi, H.Kasai, T.Ichiki
  • 学会等名: th Biyani's International Conference-2011 (BIC0N-1
  • 発表場所: Jaipur (India)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] ハイドロゲルリアクティブマイクロボンディング法を用いたハイドロゲル透過膜を有するマイクロ流路の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 酒井崇匡, 鄭雄一, 河西春郎, 一木隆範
  • 学会等名: 2012年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 動物個体への埋め込み型マイクロブレインインターフェイスデバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 河西春郎, 一木隆範
  • 学会等名: 電気学会バイオ・マイクロシステム研究会
  • 発表場所: 豊橋技科大(愛知県)
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] ハイドロゲル透過膜を有するマイクロブレインインターフェイスデバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 河西春郎, 一木隆範
  • 学会等名: 2011年春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Hydrogel reactive microbonding method for the use of Tetra-PEG gel as a structural material for microfluidic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T.Akagi, T. Sakai, U. Chung, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: The 15th Int. Conf. Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2011)
  • 発表場所: Seattle USA
• [学会発表] Attachable/ detachable oxygen sensor microarray sheet for in situ measurement of cultivated cell's oxygen consumption (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kojima, H. Takehara, T. Akagi, H.Shiono and T. Ichiki
  • 学会等名: The 15th Int. Conf. Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2011)
  • 発表場所: Seattle, Washington, USA
• [学会発表] Brain interface device with permeable hydrogel membrane for in vivo analysis of neural cells (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T.Akagi, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: 2011 Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
  • 発表場所: Aichi, Japan
• [学会発表] Oxygen sensor microarray sheet for in situ sensing of oxygen consumption of cultivated cell (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kojima, H. Takehara, T. Akagi, H.Shiono and T. Ichiki
  • 学会等名: 2011Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
  • 発表場所: Nagoya, Aichi, Japan
• [学会発表] Implantable microfluidic devices for neuroscience (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T.Akagi, H. Kasai and T. Ichiki
  • 学会等名: 6th Biyani's Int. Conf.-2011 (BICON-11)
  • 発表場所: Jaipur, India
• [学会発表] Tetra-PEGgel/PDMSハイブリッドマイクロ流体デバイスの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,酒井崇匡,鄭雄一,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Developmentand evaluation of oxygen sensor microarray sheet for in situ sensing of oxygen consumption of cultivated cells (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kojima, H. Takehara, T. Akagi, H.Shiono and T. Ichiki
  • 学会等名: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] ハイドロゲルリアクティブマイクロボンディング法を用いたハイドロゲル透過膜を有するマイクロ流路の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,酒井崇匡,鄭雄一,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
• [学会発表] 培養細胞の酸素消費量測定マイクロアレイシートの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小島麻里、竹原宏明、赤木貴則、塩野博文、一木隆範
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
• [学会発表] 動物個体への埋め込み型マイクロブレインインターフェイスデバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 電気学会バイオ・マイクロシステム研究会
  • 発表場所: 愛知
• [学会発表] ハイドロゲル透過膜を有するマイクロブレインインターフェイスデバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Insitu細胞代謝測定のためのマイクロウェルアレイシートの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小島麻里,竹原宏明,赤木貴則,一木隆範
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] 脳組織への局所試薬投与のためのマイクロ流体インターフェイスデバイス (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 河西春郎, 木隆範
  • 学会等名: 20th MRS-J Academic Symposium
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館(神奈川県)
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] バイオデバイスの薬物輸送解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明、一木隆範
  • 学会等名: PUCA-ESI User's Forum Japan 2010
  • 発表場所: ヒルトン東京(東京都)
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] Microfluidic interface devices for in vivo analysis of neural cells using 2-photon laser scanning microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Takehara, Akira Nagaoka, Jun Noguchi, Takanori Akagi, Haruo Kasai, Takanori Ichiki
  • 学会等名: The 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2010)
  • 発表場所: フローニンゲン,オランダ
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] 生きたマウスを用いた神経細胞研究のためのマイクロブレインインターフェイスデバイスの開発とその展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明, 長岡陽, 野口潤, 赤木貴則, 河西春郎, 一木隆範
  • 学会等名: 2010年秋 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Flexible and transparent microelectrode arrays made from poly(3,4-ethylendioxythiophene) poly(styrenesulfonate) and an amorphous nerfluoronolymer for electrophysiological measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Takehara, Akira Nagaoka, Jun Noguchi, Takanori Akagi, Haruo Kasai, Takanori Ichiki
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2010)
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県)
  • 年月日: 2010-06-10
• [学会発表] Microfluidic interface devices for in vivo analysis of neural cells using 2-photon laser scanning microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T. Akagi, H. Kasai, and T. Ichiki
  • 学会等名: The 14th Int. Conf. on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2010)
  • 発表場所: Groningen, Netherlands
• [学会発表] Flexible and transparent microelectrode arrays made from poly- (3,4-ethylen- dioxythiophene) poly(styrenesulfonate) and an amorphous perfluoropolymer for electrophysiological measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: H Takehara, A. Nagaoka, J. Noguchi, T. Akagi, H. Kasai, and T. Ichiki
  • 学会等名: The 6th Int. Symp. Organic Molecular Electronics (ISOME2010)
  • 発表場所: Chiba, Japan
• [学会発表] 脳組織への局所試薬投与のためのマイクロ流体インターフェイスデバイス (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 20thMRS-J学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Microwell array devices integrated with optical oxygen sensor for in situ sensing of oxygen metabolism of cultivated cells (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kojima, H. Takehara, T. Akagi, H. Shiono and T. Ichiki
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] バイオデバイスの薬物輸送解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明、一木隆範
  • 学会等名: PUCA-ESIUser's ForumJapan2010
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 生きたマウスを用いた神経細胞研究のためのマイクロブレインインターフェイスデバイスの開発とその展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明,長岡陽,野口潤,赤木貴則,河西春郎,一木隆範
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] 培養細胞の酸素代謝insituセンシングデバイスの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小島麻里,竹原宏明,赤木貴則,一木隆範
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] 形状記憶ポリマーマイクロ流体バルブの開発
  • 著者名/発表者名: 竹原宏明，蒋 晨陽，宇都甲一郎，荏原充宏，青柳隆夫，一木隆範
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学、愛媛
• [産業財産権] バルブ、マイクロ流体デバイス、及び バルブシート、並びに、バルブシートの製造 方法、及びマイクロ流体デバイスの製造方法 (2013)
  • 発明者名: 一木隆範、竹原宏明、塩野博文
  • 権利者名: 東京大学、株式会社ニコン
  • 出願年月日: 2013-03-15
  • 外国
• [産業財産権] バルブ、マイクロ流体デバイス、及びバルブシート、並びに、バルブシートの製造方法、及びマイクロ流体デバイスの製造方法 (2013)
  • 発明者名: 一木隆範、竹原宏明、塩野博文
  • 権利者名: 一木隆範、竹原宏明、塩野博文
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-15
  • 外国
• [産業財産権] バルブ、マイクロ流体デバイス、及び バルブシート、並びに、バルブシートの製造 方法、及びマイクロ流体デバイスの製造方法 (2012)
  • 発明者名: 一木隆範、竹原宏明、塩野博文
  • 権利者名: 東京大学、株式会社ニコン
  • 産業財産権番号: 2012-091089
  • 出願年月日: 2012-04-12
• [産業財産権] バルブ、マイクロ流体デバイス、及びバルブシート、並びに、バルブシートの製造方法、及びマイクロ流体デバイスの製造方法 (2012)
  • 発明者名: 一木隆範、竹原宏明、塩野博文
  • 権利者名: 一木隆範、竹原宏明、塩野博文
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-091089
  • 出願年月日: 2012-04-12
• [産業財産権] マイクロリアクターデバイス、マイクロリアクターデバイスの製造方法、細胞の活性評価および細胞の活性評価装置 (2011)
  • 発明者名: 一木隆範, 竹原宏明, 小島麻里, 塩野博文
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学, 株式会社ニコン
  • 産業財産権番号: 2011-112568
  • 出願年月日: 2011-05-19