低強度超音波薬学：微小トランスデューサアレイによる疾患モデル動物での治療効果検証

低强度超声药理学：使用微换能器阵列验证疾病模型动物的治疗效果

• 批准号: 21K19755
• 负责人: 舘野 高
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19755/
• 关键词: 超音波トランスデューサ; 神経刺激法; 微細加工技術

本研究課題では，機械的振動で効率的に中枢神経系を低侵襲的に刺激し，体内臓器や末梢系効果器に神経信号を送信する新技術の開発を目指している．その実現に向けて，脳の局所領域に対し，弱強度の超音波を放射して低侵襲的に神経活動を誘起する小型のデバイスを製作し，その実験系，および，実験プロトコルを開発することを目的としている．本年度は，計画期間の2年目であり，年度計画にしたがって，次の小課題を実施した．(課題１) 超音波の脳刺激によって聴覚末梢系の神経活動を誘発せずに，中枢神経系のみを活動させる刺激条件について広範囲に条件の探索を行った．具体的には，市販のトランスデューサを利用して刺激条件を変化させて超音波を齧歯類動物に印加して聴覚の末梢系と中枢系の神経活動を同時に記録した．その結果，末梢系の活動を誘発せずに，中枢神経系のみを効果的に活動させる超音波条件を明らかした．また，末梢系活動を誘発する条件では，その物理的な誘発の機序について幾つかの仮説を立て実験で検証した．(課題２) 微細加工技術によって試作した微小トランスデューサの電気的および機械的な振動特性を計測し，脳活動を誘発する条件を満たしているかを確認した．その結果，当初の想定よりも刺激強度が弱いことが判明した．(課題３) 小型ダイアフラム上に脳の試料を置き，その底部から超音波を印加する実験を行った．その結果，本試作デバイスでは，脳活動が十分に誘起できないことが判明した．このため，次年度にダイアフラムデバイスの再試作が必要である．(課題４) 薬剤を用いて聴覚末梢系由来の音情報を阻害する難聴モデルを作成する実験条件を検討した．また，動物実験によって，市販のトランスデューサによる超音波刺激の印加が聴覚中枢系の神経活動を誘起できることを電気生理学実験によって確認した．

This research topic で は, mechanical vibration で に central 経 god is sharper rate を minimally invasive に stimulus し, viscera や endings in the body is sharper GuoQi に god 経 signal を messenger す る の open new technology 発 を refers し て い る. そ の be am に to け て, 脳 の bureau field に し seaborne, weak strength の ultrasound radiation し を て minimally invasive に god 経 activity を induced す る small の デ バ イ ス を し, そ の be 験 department, お よ び, be 験 プ ロ ト コ ル を open 発 す る こ と を purpose と し て い る. This year たがって, the planning period is であ であ, the annual plan is に たがって たがって, and the implementation of the sub-project を is た. (task 1) ultrasound の 脳 stimulus に よ っ て hearing endings is の god 経 activity を 発 lure せ ず に, central department of god 経 の み を activity さ せ る stimulus conditions に つ い て hiroo van 囲 に conditions の exploration line を っ た. Specific に は, city vendor の ト ラ ン ス デ ュ ー サ を using し て を stimulus conditions - the さ せ て ultrasonic gritting を 歯 animals に Inca し て hearing の endings are と central department の god 経 activity を に record at the same time し た. そ の as a result, the tip is の activity を 発 lure せ ず に, central department of god 経 の み を unseen fruit に activity さ せ る ultrasound conditions を Ming ら か し た. ま た, peripheral activities を 発 lure す る conditions で は, そ の physical な 発 lure の machine sequence に つ い て several つ か の 仮 said を て be 験 で 検 card し た. (task 2) microfabrication technology に よ っ て attempt し た tiny ト ラ ン ス デ ュ ー サ の electric 気 お よ び mechanical を な vibration characteristics of measuring し, 脳 activity を 発 lure す を る conditions against た し て い る か を confirm し た. Youdaoplaceholder0 そ as a result, the initial determination of よ よ <s:1> <s:1> the intensity of the <s:1> stimulus is が weak とが とが the determination is た. (topic 3) small ダ イ ア フ ラ ム on に 脳 の sample を き, そ の bottom か ら ultrasound を Inca す る be 験 を line っ た. そ の results, the attempt デ バ イ ス で は, 脳 activities が quite に induced で き な い こ と が.at し た. Youdaoplaceholder2 ため ため, にダ アフラムデバ アフラムデバ ス ス ス が in the following year, try again to make が necessary である. 4 (subject) 薬 tonic を い て hearing peripheral system origin の sound intelligence を resistance against す る difficult 聴 モ デ ル を made す る be 験 conditions を beg し 検 た. ま た, animal be 験 に よ っ て, city dealers の ト ラ ン ス デ ュ ー サ に よ る ultrasound stimulation の Inca が hearing central department の god 経 activities を induced で き る こ と を electric 気 physiology be 験 に よ っ て confirm し た.

项目成果

A piezoelectric micromachined ultrasound transducer with the interface of simultaneous measurement of neural activity in vitro

具有体外同时测量神经活动接口的压电微机械超声换能器

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 広務;舘野高;Ryo Furukawa and Takashi Tateno
• 通讯作者: Ryo Furukawa and Takashi Tateno

近赤外光刺激がマウス下丘に及ぼすin vivo神経活動の変調効果

近红外光刺激对小鼠下丘体内神经活动的调节作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤 広務;舘野 高
• 通讯作者: 舘野 高

MEMS圧電性トランスデューサの開発：超音波ニューロモジュレーションへの応用

MEMS压电换能器的开发：在超声神经调节中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryo Furukawa;Takashi Tateno;古川凌，舘野高
• 通讯作者: 古川凌，舘野高

Magnetic Stimulation Conditions Needed for Localized Electrophysiological Responses in Mouse Auditory Cortex in vivo

小鼠听觉皮层体内局部电生理反应所需的磁刺激条件

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 広務;舘野高;Ryo Furukawa and Takashi Tateno;Takahiro Yoshikawa and Takashi Tateno
• 通讯作者: Takahiro Yoshikawa and Takashi Tateno

Development of a piezoelectric micromachined ultrasound transducer using microfabrication technology -Aiming to realize the efficient induction of responses in local neural networks

利用微加工技术开发压电微机械超声换能器——旨在实现局部神经网络响应的高效诱导

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryo Furukawa;Takashi Tateno
• 通讯作者: Takashi Tateno