神経細胞記録・刺激・治療用生体内埋込みマイクロプローブ・チューブアレイチップ

2010 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 20226010
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 石田 誠 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30126924)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• 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ス / 脳神経科学 / ブレイン-マシン・インタフェース

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。
このような研究背景をもとに本研究課題では、これまでのプローブ電極の研究成果と、新たに薬剤投与用チューブの集積化に着目し、(1)記録・刺激用の低侵襲マイクロプローブと薬剤投与用チューブ混在アレイ、また(2)3次元空間用として高さの異なるプローブ・チューブ構造を実現するデバイスを提案する。更に、これらの製作手法を集積回路技術で確立することで、同一シリコン基板上に(3)増幅器を含む信号処理回路、及び無線信号・電源搬送回路を集積化した完全埋め込み型の神経細胞用デバイスの実現を同時に目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Out-of-plane High-density Piezoresistive Silicon Microwire/p-n Diode Array for Force and Temperature Sensitive Artificial Whisker Sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihito Ikedo, Makoto Ishida, Takeshi Kawano
  • 雑誌名: Journal of Micromechanics and Microengineering Vol.21, No.3 ページ: 035007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlarged Gold-tipped Silicon Microprobe Arrays and Signal Compensation for Multi-site Electroretinogram Recordings in the Isolated Carp Retina (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuhiro Harimoto, Kuniharu Takei, Takeshi Kawano, Akito Ishihara, Takahiro Kawashima, Hidekazu Kaneko, Makoto Ishida, Shiro Usui
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics Vol.26, No.5 ページ: 2368-2375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscale Sharpening Tips of Vapor-liquid-solid Grown Silicon Microwire Arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Goryu, Akihito Ikedo, Makoto Ishida, Takeshi Kawano
  • 雑誌名: Nanotechnology Vol.21, No.12 ページ: 125302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Interfacing between Neurons andElectronics via Vertically-integrated Sub-4 Micron-diameter Silicon Probe ArraysFabricated by Vapor-liquid-solid Growth (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kawano, Tetsuhiro Harimoto, Akito Ishihara, Kuniharu Takei, Takahiro Kawashima, Shiro Usui, Makoto Ishida
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics Vol.25, No.7 ページ: 1809-1815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microtube-based Electrode Arrays for LowInvasive Extracellular Recording with a High Signal-to-noise Ratio, Biomedical (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuniharu Takei, Takeshi Kawano, Takahiro Kawashima, Kazuaki Sawada, Hidekazu Kaneko, Makoto Ishida
  • 雑誌名: Microdevices Vol.12, No.1 ページ: 1387-2176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vertically Aligned Silicon MicrowireArrays of Various Lengths by Repeated Selective Vapor-Liquid-Solid Growth ofn-type Silicon/n-type Silicon, Applied (2009)
  • 著者名/発表者名: Akihito Ikedo, Takahiro Kawashima, Takeshi Kawano, Makoto Ishida
  • 雑誌名: Physics Letters Vol.95 ページ: 033502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Out-of-plane Microtube Arrays for Drug Delivery-Liquid Flow Properties and an Application to the Nerve Block Test - (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuniharu Takei, Takahiro Kawashima, Takeshi Kawano, Hidekazu Kaneko, Kazuaki Sawada, Makoto Ishida
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices Vol.11, No.3 ページ: 539-545
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneously IntegratedVapor-liquid-solid Grown Siliconprobes/(111) and Silicon MOSFETs/(100)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Okugawa, Kotaro Mayumi, Akihito Ikedo, Makoto Ishida, Takeshi Kawano
  • 雑誌名: IEEE Electron Device Letters (accepted)
  • 査読あり
• [備考] 研究グループホームページ
  • URL: http://www.int.ee.tut.ac.jp/icg/