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2019 年度 実績報告書

世界最小の神経プローブが可能とする超低侵襲脳計測エレクトロニクス

研究課題

研究課題/領域番号 17H03250
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

河野 剛士  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70452216)

研究分担者 鯉田 孝和  豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (10455222)
秋田 一平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (10612385)
沼野 利佳  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30462716)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 細胞外電極 / MOSFET / 実装技術 / 脳計測 / 無線化
研究実績の概要

米国、欧州をはじめとし脳科学研究分野の重要性が拡大している。時空間分解能等における“質”の高い脳信号計測には、侵襲型電極が必須だが、既存の技術では電極直径が数十~数百μm以上と大きく電極刺入に伴う組織損傷、細胞損傷、これに起因した長期安定測定が重要な課題であった。本研究では、これまでの科研費研究(基盤研究、若手研究)で開発してきた直径5 μmの世界で最も細いプローブ電極の発展として、基板を含む電極デバイス全体を小型化し、さらには無線化技術を確立し、これをもって既存デバイスでは成し得なかった超低侵襲、超低負担な脳計測エレクトロニクスを実現する。本研究提案を実現することで、脳神経科学への貢献、医療分野では次世代脳計測技術・質の高い医療サービスの提供のみならず、脳疾患への応用として例えばヒトてんかんの診断やそのメカニズムの解明、さらには侵襲型ブレイン・マシン・インターフェース技術の発展につなげる。
2019年度は、本研究の最終年度として提案デバイスの無線化、埋め込みにおいてはその手技を確立すると共に長期計測記録技術を確立し、これらをもって提案する超侵襲、超低負担な脳計測エレクトロニクスを実現した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Flexible Parylene-thread Bioprobe and the Sewing Method for in vivo Neuronal Recordings2020

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Koji、Sawahata Hirohito、Yamagiwa Shota、Morikawa Yusuke、Numano Rika、Koida Kowa、Kawano Takeshi
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 316 ページ: 127835~127835

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.127835

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Donut‐Shaped Stretchable Kirigami: Enabling Electronics to Integrate with the Deformable Muscle2019

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Yusuke、Yamagiwa Shota、Sawahata Hirohito、Numano Rika、Koida Kowa、Kawano Takeshi
    • 雑誌名

      Advanced Healthcare Materials

      巻: 8 ページ: 1900939~1900939

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/adhm.201900939

    • 査読あり
  • [学会発表] 3D Micro/nanoneedle and 2D Flexible Film Devices for Neural Interfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kawano
    • 学会等名
      The 6th CiNet Conference:Brain-Machine InterfaceMedical Engineering based on Neuroscience
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D Micro/nanoneedle and 2D Flexible Film Devices for Neural Interfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kawano
    • 学会等名
      2020 IBRO Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 低侵襲慢性神経計測のためのフローティングデバイス2020

    • 著者名/発表者名
      山下 幸司、澤畑 博人、山際 翔太、沼野 利佳、鯉田 孝和、河野 剛士
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 心臓を用いた光遺伝学実験のためのLEDと電極を搭載した高伸縮性Kirigamiデバイス2020

    • 著者名/発表者名
      森川 雄介、Ayub Suleman、Paul Oliver、河野 剛士、Ruther Patrick
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] フォトレジストパターン上へのマイクロワイヤの磁気的アセンブリ- 神経プローブ電極への応用2020

    • 著者名/発表者名
      クレアキン テックセン、安井 大貴、伊藤 嘉崇、井戸川 槙之介、森川 雄介、河野 剛士
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 神経計測応用に向けたシリコンニードル電極と信号増幅器の実装2019

    • 著者名/発表者名
      清木場 悠、北 祐人、鶴原 秋平、久保 寛、澤畑 博人、山際 翔太、山下 幸司、井戸川 槙之介、Leong Xian Long Angela、沼野 利佳、鯉田 孝和、河野 剛士
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 高密度マイクロニードル電極アレイによるマウス脳内スパ イク信号の空間分解能評価2019

    • 著者名/発表者名
      小谷 裕太,澤畑 博人,山際 翔太,河野 剛士, 鯉田 孝和,沼野 利佳
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] ドーナツ型Kirigami構造を有した伸縮性筋電計測電極の開 発と特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      森川 雄介,山際 翔太,澤畑 博人,沼野 利佳, 鯉田 孝和,河野 剛士
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] 低侵襲な慢性ニューロン計測のためのフローティング電極 デバイス2019

    • 著者名/発表者名
      山下 幸司,澤畑 博人,山際 翔太,沼野 利佳,鯉田 孝和, 河野 剛士
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] 神経インターフェース用多機能マイクロチューブモジュー ルデバイスの製作と実装技術2019

    • 著者名/発表者名
      小野崎 健人,Liyana,山際 翔太,澤畑 博人, 河野 剛士
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] Fine marking Method of Metal Microelectrode for the Electrophysiological Recording in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Kowa Koida, Hirohito Sawahata, Rika Numano, Takeshi Kawano, Toshimitsu Hara
    • 学会等名
      Neuroscience2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Bluetooth low energy技術を用いたマウス脳信号の無線測定2019

    • 著者名/発表者名
      井戸川 槙之介、山下 幸司、沼野 利佳、鯉田 孝和、河野 剛士
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ドーナツ型kirigami構造を有した伸縮性心電計測電極デバイス2019

    • 著者名/発表者名
      森川 雄介、山際 翔太、澤畑 博人、沼野 利佳、鯉田 孝和、河野 剛士
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 糸状パリレン神経電極デバイスによるマウス脳スパイク信号計測2019

    • 著者名/発表者名
      山下 幸司、澤畑 博人、山際 翔太、森川 雄介、沼野 利佳、鯉田 孝和、河野 剛士
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 直径5 μmプローブ電極による糖尿病モデルマウス脳計測2019

    • 著者名/発表者名
      三田 理央毅、澤畑 博人、山際 翔太、山下 幸司、沼野 利佳、鯉田 孝和、河野 剛士
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 原 利充、澤畑 博人、沼野 利佳、河野 剛士、鯉田 孝和2019

    • 著者名/発表者名
      めっきと電気分解を応用した金属微小電極による高精度細位置マーキング手法
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
  • [学会発表] Floating 5-μm-Diameter Needle for Low Invasive Chronic Recording2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Yamashita, Hirohito Sawahata, Shota Yamagiwa, Rika Numano, Kowa Koida,Takeshi Kawano
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII)
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoneedle-Electrode Array Packaged with Amplifiers for Recording Biological-Signals with A High Voltage Gain2019

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Tsuruhara, Yoshihiro Kubota, Hiroshi Kubo, Hirohito Sawahata, Shota Yamagiwa, Shinnosuke Idogawa,Takeshi Kawano
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII)
    • 国際学会
  • [学会発表] A High-Density Array of 3D Microneedle-Electrodes for Evaluation of Spatial Resolution of Neuronal Activity2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kotani, Hirohito Sawahata, Shota Yamagiwa, Rika Numano, Kowa Koida, Takeshi Kawano
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII)
    • 国際学会
  • [学会発表] Three Dimensional Core-Shell Microneedle-Electrode for Multisite Neuronal Recoding2019

    • 著者名/発表者名
      Shinnosuke Idogawa, Yoshihiro Kubota, Shota Yamagiwa, Hirohito Sawahata, Rika Numano, Kowa Koida1, Takeshi Kawano
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII)
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Stretchable Kirigami Structure with Integrated Led Chips and Electrodes for Optogenetic Experiments on Perfused Hearts2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Morikawa, Suleman Ayub, Oliver Paul, Takeshi Kawano,Patrick Ruther
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII)
    • 国際学会
  • [備考] Homepage of Takeshi Kawano

    • URL

      http://www.int.ee.tut.ac.jp/icg/member/~takekawano

  • [備考] researchmap (Takeshi Kawano)

    • URL

      https://researchmap.jp/takekawano

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公開日: 2021-01-27  

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