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2020 年度 実績報告書

バイオウルトラサウンド薬学:マイクロダイアフラム開発から覚醒脳への応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K19794
研究機関北海道大学

研究代表者

舘野 高  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00314401)

研究分担者 村上 修一  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (70359420)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード機械的振動 / 脳刺激法
研究実績の概要

今年度は研究期間の最終年度であったため,超音波振動微小トランスデューサのデバイス試作に重点を置いて研究課題を実施した.また,昨年度に構築した,in vitro脳切片およびin vivo生体脳の超音波刺激実験系を用い,神経活動の誘発機序の解明に向けた動物実験を行った.具体的には,次の3つの小課題を実施したため,以下では各課題について述べる.
[課題1:超音波脳刺激用の微小トランスデューサのデバイス開発] 昨年度の基礎的な評価データを基に,シリコン基板上に圧電材料薄膜を有するダイアフラム構造を設計し,超音波刺激が可能なトランスデューサデバイスを試作して物理特性を評価した.特に,2種類の圧電材料を使ってトランスデューサの特性を評価した.[課題2:開発デバイスを用いた脳切片誘発刺激の応答評価] In vitro脳組織切片を対象にして,課題1で試作したデバイスを用いて,超音波領域周波数で機械的に組織表面を振動させる評価系の構築を完成させた.トランスデューサの超音波振動刺激に対して,光学的測定法を用いて神経活動を計測した.[課題3:経頭蓋用超音波トランスデューサを用いた誘発応答機序の解明] 昨年度に構築した,経頭蓋刺激用トランスデューサを利用した実験評価系を用いて,神経活動の誘発応答の生成機序を明らかにする実験を行った.特に,局所的な経頭蓋刺激による大脳皮質誘発応答の機序に焦点を絞って,有効な脳刺激法となる物理パラメータを探索した.中枢系ではなく聴覚末梢系の活動を誘発する機序が不明であったが,その応答メカニズムの一部が判明した.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Developing a Frequency‐selective Piezoelectric Acoustic Sensor Sensitive to the Audible Frequency Range of Rodents2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwano Takumi、Kaneta Hiroki、Nishikawa Jun、Satoh Kazuo、Murakami Shuichi、Tateno Takashi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 15 ページ: 1816~1823

    • DOI

      10.1002/tee.23260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Microcoil‐Induced Electric Fields and Evaluation of In vivo Magnetic Stimulation of the Mouse Brain2020

    • 著者名/発表者名
      Sugai Shunsuke、Higuchi Hisaya、Nishikawa Jun、Satoh Kazuo、Murakami Shuichi、Tateno Takashi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 15 ページ: 1672~1680

    • DOI

      10.1002/tee.23237

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Optimization of Waveguide Structure in an Ultrasound Brain Stimulation System Using the FDTD Method2020

    • 著者名/発表者名
      Toda Masato、Tateno Takashi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 15 ページ: 1246~1247

    • DOI

      10.1002/tee.23190

    • 査読あり
  • [学会発表] 超音波脳刺激に適した圧電性マイクロトランスデューサの一構成法 ー物理モデルの数値計算と構造サイズ間の近似式の提案ー2021

    • 著者名/発表者名
      古川凌, 舘野高
    • 学会等名
      電子情報通信学会 北海道支部 学生会 インターネットシンポジウム
  • [学会発表] 老化促進モデルマウス2系統(SAMP1とSAMR1) における難聴および時間処理障害の評価2020

    • 著者名/発表者名
      石坂駿人,舘野高, 西川淳
    • 学会等名
      第35回 老化促進モデルマウス(SAM)学会学術大会
  • [学会発表] Noise-induced tinnitus causes changes of neural responses to gap-in-noise sound in the mouse auditory cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Yuka Nakajima, Takashi Tateno, and Jun Nishikawa
    • 学会等名
      第43回 日本神経科学大会
  • [学会発表] Construction of a multielectrode-array-based measuring system to elucidate the mechanism of ultrasound-driven neural activity in mouse cortical slice2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kaneta and Takashi Tateno
    • 学会等名
      第43回 日本神経科学大会
  • [学会発表] Development and evaluation of a transcranial magnetic stimulation method with millimeter-size coils applied to the mouse brain2020

    • 著者名/発表者名
      Hisaya Higuchi and Takashi Tateno
    • 学会等名
      第43回 日本神経科学大会
  • [学会発表] Neural correlates of gap detection deficits related to tinnitus in the mouse auditory cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa, Motoki Yanada, and Takashi Tateno
    • 学会等名
      第43回 日本神経科学大会
  • [学会発表] Developing a transcranial ultrasound brain stimulation method to highly localized evoked response area in the mouse auditory cortex: numerical simulation and experimental evaluation2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tateno, Masato Toda, Hiroki Kaneta, and Jun Nishikawa
    • 学会等名
      第43回 日本神経科学大会
  • [学会発表] マウス脳に応用するミリサイズコイルの経頭蓋磁気刺激法の開発とその評価2020

    • 著者名/発表者名
      樋口 久也, 舘野 高
    • 学会等名
      令和2年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
  • [学会発表] 騒音誘発性耳鳴りはマウス聴覚皮質においてgap-in-noise音に対する神経応答を変化させる2020

    • 著者名/発表者名
      中島 優花,舘野 高,西川 淳
    • 学会等名
      第30回 日本神経回路学会 全国大会
  • [産業財産権] 超音波導波路装置、聴覚情報伝達装置、数値計算方法および超音波照射方法2020

    • 発明者名
      舘野高,戸田聖人
    • 権利者名
      北海道大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-151602

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公開日: 2021-12-27  

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