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2024-04-24 01:05:16
研究者らは、一連の微細なコイルを配置して磁場を生成し、個々のニューロンを刺激します。 磁場は近くのニューロンに電場を誘導できます。これは電極によってもたらされる効果と同じですが、より正確です。 彼らは 8 つのコイルのアレイを使用し、これらを組み合わせることでコイルあたりの電流を大幅に減らして電界を誘導することができ、コイルの磁気強度を高める軟磁性材料を採用しました。 研究者らは、MagPatch と呼ばれるコイル アレイのプロトタイプを構築し、それを生体適合性コーティング内にカプセル化しました。
神経刺激は、神経系に影響を与える多くの病気の治療に使用される医療技術です。 これには、ニューロンにエネルギーを与えてニューロンの成長を促し、隣接するニューロンとのつながりを作ることが含まれます。 てんかんの治療には神経刺激が含まれることが多く、パーキンソン病、慢性疼痛、一部の精神疾患にも同様の治療法が存在します。
の中に 真空科学技術ジャーナル A、AIP出版による、ミネソタ大学の研究者らは、磁場を生成して個々のニューロンを刺激するために、一連の微細なコイル（マイクロコイル）を展開した。
既存のデバイスは効果的ですが、人工内耳や迷走神経刺激装置などの一部の用途に必要な精度が不足しています。
著者のレナタ・サハ氏は、「市場にはいくつかの神経刺激装置があり、すでにFDAから患者治験用に承認されているものもあれば、承認待ちのものもある」と述べた。 「しかし、それぞれの方法には注意点が 1 つあります。それらは、刺激されるべきではない隣接する細胞を含む、多数のニューロンを刺激することです。医療機器業界は、単一細胞のニューロンを刺激できるデバイスまたは技術を探しています。解決。”
サハと彼女のチームは、電極を使用する代わりに、ワイヤーの磁気コイルを利用しました。 2世紀以上前、物理学者マイケル・ファラデーは、ワイヤーのコイルを流れる電流がどのように磁場を生成するかを説明しました。 この磁場は、近くのニューロンに電場を誘導します。これは電極によって生成されるのと同じ効果ですが、より正確です。 ただし、このテクニックには大きな欠点があります。
「ニューロンを刺激できる電界の所望の閾値を達成するには、これらのマイクロコイルが流す必要のある電流量が非常に大きくなります」とサハ氏は述べた。 「同じ閾値を達成するために電極を駆動するのに必要な電流量のほぼ3倍です。」
この問題を解決するために、チームは 2 つの改善を行いました。 まず、単一のマイクロコイルではなく、8 つのコイルのアレイを使用しました。これを組み合わせると、コイルあたりの電流が大幅に少なくなり、電界を誘導できます。 著者らは、コイルの磁気強度を高める軟磁性材料を採用することで、これらのマイクロコイル アレイをさらに改良しました。
「これらの軟磁性材料をマイクロコイルのコアに追加すると、マイクロコイルを流れる電流を増やすことなく電場が増加します」とサハ氏は述べた。
研究者らは、MagPatch と呼ばれるコイル アレイのプロトタイプを構築し、それを生体適合性コーティング内にカプセル化しました。 次に、その有効性を実証するために、ヒト神経芽腫細胞を用いてそれをテストしました。 細胞はコーティングによる損傷を受けることなく磁場の影響を受けており、この装置を臨床現場で使用できる可能性を示唆しています。
著者らは、MagPatch デバイスの開発とテストを継続して、その安全性と実用性を確保する予定です。 彼らは、これが次世代の人工内耳の改良に役立つことを期待しています。
#磁気マイクロコイルが神経変性疾患の標的単一ニューロン療法を可能にする