| 研究課題/領域番号 |
20226010
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
石田 誠 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30126924)
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| 研究分担者 |
澤田 和明 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40235461)
高尾 英邦 豊橋技術科学大学, 工学部, 准教授 (40314091)
川島 貴弘 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教 (50378270)
河野 剛士 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教 (70452216)
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| キーワード | 選択VLS成長 / シリコンプローブアレイ / マイクロチューブアレイ / 集積回路技術 / 細胞記録,刺激,薬剤投与 / 埋込み型マイクロデバイ / 脳神経科学 / ブレイン-マシン・インタフェース |
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| 研究概要 |
脳・神経科学、先端医療分野で求められる神経細胞測デバイスは、生体内における細胞単位での電気信号記録、電気刺激や薬剤投与による細胞治療を可能とするものである。これまで米国を中心として細胞用電極が開発されてきているが、これらの電極直径は数十ミクロン以上であり、測定時の低空間分解能、刺入時の細胞損傷が懸念される。本研究で提案するデバイスは、"選択Vapor-liquid-solid(VLS)結晶成長法"という手法を用いたものであり、これまでの電極の限界を打ち破るものとして期待できる。今年度は 主に下記事項に関して研究を行ってきた。
(1)低侵襲マクロチューブの集積化を行った。製作には、VLS成長によるシリコンプローブ形成、プローブ側壁SiO_2形成、その後の内部シリコンプローブ除去を用いた。また、シリコンプローブとMOSFETとの集積化プロセスも同時に確立している。
(2)マクロチューブの薬液投与特性評価を行った。内径2.5〜6.4μmのチューブ薬液特性(純水)において、0.5〜1mL/minの流出特性をチューブ内圧数十kPaで実現した。
(3)チューブを介した薬液投与の実証実験として、ラット坐骨神経系への麻酔液(リドカリン)投与と投与前後による神経ブロックを確認した。
(4)組織内3次元計測用として、長さの異なるプローブアレイを、VLS再成長、選択的多段階シリコンエッチングの2つの方法で実現した。刺入型神経電極として、電気的評価、機械的観点としてプローブ曲げ試験を行った。
(5)シリコンプローブの溶液中界面インピーダンスの低減を行った。プローブ直径を維持する方法として、プローブ先端の実表面積を拡大できる白金黒のプロセスを確立した。
(6)更に、形成した白金黒電極の擬似細胞信号を用いた電気的評価、ラット大脳皮質生理実験による評価を行い、白金黒電極が細胞記録用として実に効果的である結果を得た。
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