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(In Japanese)小動物用の脳測定用電極ユニットとそれを用いた測定システム

Patent code P130010070
Posted date Nov 22, 2013
Application number P2012-511709
Patent number P5843201
Date of filing Apr 21, 2011
Date of registration Nov 27, 2015
International application number JP2011059876
International publication number WO2011132756
Date of international filing Apr 21, 2011
Date of international publication Oct 27, 2011
Priority data
  • P2010-098320 (Apr 21, 2010) JP
Inventor
  • (In Japanese)ホルヘ リエラ
  • (In Japanese)住吉 晃
  • (In Japanese)川島 隆太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東北大学
Title (In Japanese)小動物用の脳測定用電極ユニットとそれを用いた測定システム
Abstract (In Japanese)小動物の限られた脳表空間から最大限のEEG信号を検出するために、小動物用の脳測定用電極ユニットを提供する。小動物用の脳測定用電極ユニット1は、小動物の頭皮又は脳表面に被覆され複数の貫通孔を有する基部2と、複数の電極3とを備え、複数の電極3のそれぞれは、複数の貫通孔2aのそれぞれに挿入され、複数の電極3のそれぞれは、絶縁性の管4と、管4内に設けられる電極部6と、電極部6に接続されて外部に脳波信号を取り出す引き出し用導線7と、管4内に充填されるペースト8と、を備え、管4は頭皮又は脳表面に対して起立するよう貫通孔2aに取り付けられ、電極部6は線状に形成されて頭皮又は脳表面に対して起立するように管4内に充填されたペースト8内に設けられている。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

核磁気共鳴画像法(Magnetic Resonance Imaging、MRI)は、核磁気共鳴現象を用いて生体内の情報を画像化する方法である。さらに、近年f-MRIが開発されている。f-MRI(機能的磁気共鳴画像法)とは、機能的(functional)MRIの略称であり、MRIによる脳機能の画像化手法の一つである。脳の神経活動の発火に伴い、核磁気共鳴信号の変化が脳の局所部位に引き起こされる。これがf-MRIの原理である。

さらに、従来から生体の脳波計測法(Electroencephalogram、EEG)が行われている。近年は、世界中の研究機関で生体のヒトを対象にしたEEG(脳波計測法)とf-MRIとの同時計測が数多く行われてきている。例えば、特許文献1には、ヒトの脳波測定用ヘルメツトが開示されている。特許文献2には、ヒトの脳波測定用の電極が開示されている。

一方、ヒトに比べて脳の体積が小さいラットのような小動物の場合には、特許文献1及び2のような大きな電極は使用できない。小動物のEEGにおいては、限られた脳の空間に微小な電極を固定することが困難であることや頭皮と電極との間に生じるインピーダンスを低く保つのが困難である。このため、技術的な難しさから、現在まで小動物を対象としたEEG-fMRIの同時計測技術は殆ど報告されていない。

従来の小動物を用いたEEGとfMRIとの同時計測の手法では、単に金属又は炭素電極を小動物の脳表面に置いて固定するだけであった。このため、小動物(ラットやマウスなど)を対象にしたEEGとf-MRIとの同時計測の成功例は、数えるほどしか存在しない(非特許文献1、非特許文献2参照)。しかも、このようなEEG-fMRIにおけるEEG測定は単一の電極を用いたものであり(非特許文献1参照)、部分的な脳波しか検出できないので脳全体を研究対象とする場合には、その効力を発揮しない。
特許文献3,4には、複数のEEG用の測定線或いは電極を用いた装置が開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、小動物用の脳測定用電極ユニットと、それを用いた測定システムに関する。さらに詳しくは、本発明は、小動物用の脳波測定用電極ユニットと、それを用いた脳波計測とf-MRIその他の計測とが同時に行える測定システムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
小動物の頭皮又は脳表面に被覆され複数の貫通孔を有する基部と、複数の電極とを備え、
上記複数の電極のそれぞれは、上記複数の貫通孔のそれぞれに挿入され、
上記複数の電極のそれぞれは、絶縁性の内側の第1管と、該第1管を収容する絶縁性の外側の第2管と、該第1管内に設けられる電極部と、該電極部に接続されて外部に脳波信号を取り出す引き出し用導線と、上記管内に充填されるペーストと、を備え、
上記第1管及び第2管は上記頭皮又は脳表面に対して起立するよう上記貫通孔に取り付けられ、
上記第2管は、上記基部に固定され、
上記第1管は、上記小動物の頭皮又は脳表面の動きに従動して上記第2管内で軸方向へ移動可能であり、
上記電極部は線状に形成されて上記頭皮又は脳表面に対して起立するように上記第1管内に充填されたペースト内に設けられていることを特徴とする、小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項2】
 
前記第1管と前記第2管との動摩擦係数が0.05~0.4となるように、前記第1管の外径は、前記第2管の内径よりも小さく設定されることを特徴とする、請求項1に記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項3】
 
前記第1管の外径と前記第2管の内径との差は、0.01~0.1mmであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項4】
 
前記第2管の長さは、前記貫通孔と同程度の長さであり、前記基部に垂直から±15度の誤差範囲で固定されることを特徴とする、請求項1~3の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項5】
 
前記電極部は下端とその側面とが当該ペーストに接触していることを特徴とする、請求項1~4の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項6】
 
前記電極部の材料は、白金、金、銀、ステンレス、イリジウム、スズの何れかであることを特徴とする、請求項1~5の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項7】
 
前記ペーストは、脳波用ペーストと生理食塩水の混合物からなることを特徴とする、請求項1~6の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項8】
 
前記ペーストの伝導率は、0.01S/m~10S/mであることを特徴とする、請求項7に記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項9】
 
前記基部は、さらに、皮質内計測用の電極が挿入される開孔部を備えることを特徴とする、請求項1~8の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項10】
 
さらに、前記管に光ファイバを備えることを特徴とする、請求項1~8の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニット。

【請求項11】
 
前記請求項1~10の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニットを用いたことを特徴とする、脳波測定システム。

【請求項12】
 
前記請求項1~10の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニットを用いたことを特徴とする、脳波及びf-MRI同時測定システム。

【請求項13】
 
前記請求項1~10の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニットを用いたことを特徴とする、脳波及びNIRS同時測定システム。

【請求項14】
 
前記請求項1~10の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニットを用いたことを特徴とする、脳波とf-MRIとNIRSとの同時測定システム。

【請求項15】
 
前記請求項1~10の何れかに記載の小動物用の脳測定用電極ユニットを用いたことを特徴とする、脳波と皮質内計測の同時測定システム。

【請求項16】
 
さらに、心電図測定ができることを特徴とする、請求項1115の何れかに記載の測定システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012511709thum.jpg
State of application right Registered
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