| 研究領域 | 生体分子工学と低物理エネルギーロジスティクスの融合による次世代非侵襲深部生体操作 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05759
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中川 桂一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00737926)
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| 研究分担者 |
関野 正樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20401036)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| キーワード | 音波刺激 / 磁気刺激 / 光刺激 / オプトジェネティクス |
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| 研究実績の概要 |
A01班が開発する光熱変換分子，A02班が開発する超音波応答分子，磁場応答分子，それぞれのレシーバ分子の機能を引き出すため，A03班では生体深部の目的部位に所望の物理エネルギー／物理場を届ける低物理エネルギーロジスティクス法の創成を目的とし，研究開発を進めている．音波刺激については，細胞に対してパラメータの制御がされた自在な音波照射を実現するため，レーザパルスを用いる方法を採用した．2020年度はシステム設計を行った．一般的に用いられている圧電素子を用いた超音波発生法では，単一かつ安定な超音波を発生させられる一方で，多様な音響パラメータを単一のデバイスで行うことは難しい．光を用いた手法は，光の時空間パラメータを適切に制御することで，音響パラメータの制御が実現できる．ナノ秒のパルスレーザから出力されるレーザパルスを吸収体にて光エネルギから音響エネルギに変換させるシステム，細胞応答を計測する蛍光顕微観察システムを統合したシステムを設計した．また，設計に基づき，光学系の構築を開始した．磁気刺激については，対象部位に所望の磁場を生成するための磁場分布解析，およびコイル設計に取り組んだ．既存技術としてパルス磁気刺激の技術を有しているが，その知見や技術を拡張するよう研究を進めている．最適化計算の結果として新規なコイルの巻線形状を得ることができた．その一方で，想定外に発熱が大きく連続動作が困難であることが判明した．コイル設計の最適化に用いるアルゴリズムを，発熱に対処する形に改良した上で，磁場分布解析とコイル設計を追加で実施する必要が生じたため，検討を進めている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画の通り研究が開始できている．一方で，磁場発生装置のより詳細な検討を行うため，繰越申請を行った．
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は研究実施期間が短かったが，初期的な検討を行えた．研究計画書の通りに研究を実施してゆく予定である．
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