広視野の視覚を再建する眼球内完全埋植・低侵襲フレキシブル人工網膜の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H04159
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分90:人間医工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田中 徹 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40417382)
• 研究分担者: 福島 誉史 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10374969) ; 木野 久志 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (10633406) ; 富田 浩史 岩手大学, 理工学部, 教授 (40302088) ; 清山 浩司 長崎総合科学大学, 工学研究科, 准教授 (60412722) ; 菅野 江里子 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70375210)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 人工網膜 / 三次元集積回路 / 医用システム / 生体医工学

研究成果の概要

網膜上の設置位置毎に機能最適化された複数個の三次元積層人工網膜チップをフレキシブル基板上に高密度集積し、広視野角の視覚再建を実現する眼球内完全埋植・低侵襲フレキシブル人工網膜を作製するための技術開発に成功した。人の網膜の持つ光電変換・視覚情報処理・神経活動電位発生の機能を全て実現する2層積層の三次元積層人工網膜チップを設計・試作し、動作させることに成功した。この三次元積層人工網膜チップを中心窩及びその周辺部に複数個配置することにより、40°以上の視野角を実現でき、患者は自身の角膜や水晶体、眼球運動を利用しながら文字や物体を高精度かつ低負担で認識することが可能になる。

自由記述の分野

半導体工学・神経工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回開発に成功した技術は、広視野角の視覚再建を可能にするものであり、患者は自身の角膜や水晶体、眼球運動を利用しながら文字や物体を高精度かつ低負担で認識できる。このような人工網膜は世界にも類例がなく、その独自性と創造性は極めて高い。また、電気刺激された神経節細胞の生体反応機構の解析と新しい電気的細胞刺激技術の創出にも役立ち、視覚以外の感覚再生に利用できる可能性もある。本研究は生体の神経システムへ半導体工学を駆使して迫り、その構造と機能の探究を通して生体と機械を「綜合」した新しい医用システムを創製し、かつ半導体神経工学という新たな学術領域の構築を推し進めるものである。