2022 Fiscal Year Annual Research Report
体内エレクトロニクスノードの開発と医療応用に向けた原理実証研究
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22H03936
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹原 宏明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (60723088)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 埋め込み型デバイス / 体内医療機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体内埋め込み型のエレクトロニクス技術を活用して脳機能を補完するデバイス研究としては、これまでにブレイン・マシン・インターフェイス(BMI)や脳深部刺激デバイスの研究が進められてきた(PNAS, 2013)。しかし一方で、従来の“刺入方式”のデバイス構造では、埋植位置や数の自由度の点で制約が大きい点に課題がある。体内エレクトロニクスデバイスを極微小サイズ化するとともに、“分散・自立駆動方式”とすることができれば、埋植位置・数の自由度が飛躍的に向上し、身体への負担軽減や適用部位の拡大、効果的な生体機能への介入といったブレイクスルーに繋がる。こうした新たな体内医療機器技術の実現のためには、体内で駆動するエレクトロニクスに向けた電源供給及び信号伝送に関わる原理解明と技術開発、及び生体（脳神経系）活動へ効果的に介入するデバイス技術の原理探索を通じた基盤要素技術の確立が不可欠である。また、最終的な出口となる医療機器として使用される環境、即ち人体における生理学的構造や条件に基づいた体内デバイス駆動の境界条件についても併せて明らかにする必要がある。以上に基づき本研究では、体内埋め込み型エレクトロニクスの分散・自立駆動化の実現に向けた基盤要素技術に関する研究を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の主要な成果として、電気化学堆積法を用いて作製したPt-Auハイブリッドナノ粒子電極について、電極表面構造を解析するとともに、グルコース酸化反応における触媒作用を確認した。白金（Pt）及び金（Au）のハイブリッドナノ粒子は、白金（Pt）と 金（Au）の相乗効果により、触媒機能の向上につながる可能性が示唆された。白金（Pt）をベースとした材料は、医療用デバイスの電極材料として広く用いられており、体内埋め込み型のエレクトロニクスデバイスを安全かつ高効率で生体及び生体分子に対して作用させるための電極材料としての応用が期待される。以上の進捗状況を踏まえ、当初の計画通り順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
低侵襲な体内エレクトロニクスデバイス技術を確立するうえで、人体の生理学的条件に由来するデバイス駆動のための境界条件を明らかにすることは重要である。そこで脳組織が高グルコース濃度かつ高イオン強度の環境であることに着目し、電源供給技術の確立に向けた材料プロセス・デバイス実装技術の原理探索及び技術開発に取り組む。
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