| 研究概要 |
本研究では,生体の神経情報伝達方式をそのまま踏襲したインタ-フェ-スとして,電子情報に合わせてきわめて微量の神経伝達物質を,情報の受け手になるリセプタに向けてパルス的に放出し,化学情報として伝達する人工シナプスシステムを開発することを目的とし,以下のような検討を行った.
微小ポンプとして静電気力により薬液を移送する方式と,振動エネルギ-により薬液の膜透過速度を制御する方式を採用し,各方式のポンプについて設計試作を行い性能を評価した.その結果,静電力を用いる方式のポンプでは,ゲルの厚みを十分薄くしないで薬物移送に必要な電界勾配を得ようとすると,溶媒の電気分解が起こることが確認され,また消費電力が多い等の問題があることも分かった.
振動エネルギ-により膜透過速度を制御する方式として(1)ピエゾ素子が発生する超音波の音圧によるものと,(2)バイモルフ素子が発生する直進流によるものとの2種類を採用した.ピエゾポンプについては,膜の孔径0.6μm,高分子膜とピエゾ素子間の距離が10mmの条件下で,ピエゾ素子を周波数418kHzのサイン波を約5秒のパルス状としたバ-スト駆動法により駆動し放出速度の検討を行った結果,パルス間隔10秒以下(デュ-ティ-比約0.5以上)で駆動したときに連続波駆動の場合と同様な結果が得られた.素子の駆動電圧を120Vpーpにすると,電圧をかけない場合の拡散だけによる放出速度に較べ最大8.7倍の放出速度の増加が確認された.バイモルフポンプについては,ポンプ全容積約3.5mL,駆動周波数620Hz,電圧120Vpーpの時,最大約60倍以上の放出速度の増加が確認された.以上の結果よりバイモルフポンプを末梢神経のシナプス後膜近傍に埋め込めるほど微細化すれば,人工シナプスとして使用できることが確認された.
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