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生体内通信による埋め込み型イメージセンサを用いた脳内撮像系の完全無線化

Research Project

Project/Area Number 16J11330
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

速水 一  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords生体埋植デバイス / イメージセンサ / 埋め込み型センサ / CMOS回路 / 生体埋植イメージセンサ
Outline of Annual Research Achievements

[①赤外線を用いた複数画像伝送]省配線接続で複数のセンサを制御可能な多点撮像システムを構築した.本システムにおいて,各センサの出力はパルス幅として出力され,任意のタイミングでセンサを切り替えることで時分割複重に複数の画像を出力できる.また,構築したイメージセンサ複数駆動システムの出力を発光素子の点滅制御に利用することで,光による画像の無線伝送を検証した.複数のイメージセンサで画像を取得し,赤外線の点滅光によって画像を無線伝送するシステムを小型基板上に集積することによって,動物実験に適用可能な多点撮像デバイスを開発した.
[②受信回路の製作]赤外線波長の光を用いた送信機に対して,信号を検出・増幅してパルス幅情報を取得し,コンピュータに入力する受信回路を作製した.InGaAsフォトダイオードの検出器によって信号を検出し,オペアンプやフィルタ回路によってノイズを除去しつつ,信号を増幅,Arduino系マイコンに入力した.回路を組み合わせることで外部光の影響を抑制し,通信の品質を向上した.
[③リアルタイム表示ソフトウェアの開発]パルス幅出力の信号波形をすべて取得し,PC上で別途解析プログラムを用いて画像を復元した.Arduino系マイコンに入力したパルス幅信号をマイコン上で数値に変換し,シリアル通信によってPCに伝送することで,解析プログラムにより処理を省いた.また,数値入力された信号を逐次画像に変換するプログラムを構築することで,受信した波形から画像を直接出力できるシステムを開発した.
[④マウス脳表の多点撮像]作製した小型デバイスと受信回路を用いて,マウス脳表の多点撮像実験を実施した.マウスの頭部を開口し,複数のセンサを露出した脳表に密着させ,光出力を受信回路から取得した.マウス脳表を撮像し,複数のセンサからそれぞれ異なる血管像を撮像できた.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Implantable microsized image sensor for data transmission with intravital optical communication2016

    • Author(s)
      Hiroaki Takehara,Hajime Hayami,Kengo Nagata,Yasumi Ohta, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa,Takashi Tokuda,Jun Ohta
    • Journal Title

      The Journal of Engineering

      Volume: - Issue: 1 Pages: 1-3

    • DOI

      10.1049/joe.2016.0311

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 非拘束リアルタイム脳機能計測に向けた埋植型多点撮像デバイス2017

    • Author(s)
      速水 一,春田 牧人,野田 俊彦,笹川 清隆,徳田 崇,太田 淳
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市西区みなとみらい1丁目1-1 パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Implantable Multi-Area Imaging Device with an Optical Data Transmitter for Brain Function Measurement2017

    • Author(s)
      Hajime Hayami, Makito Haruta, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Takashi Tokuda, Jun Ohta
    • Organizer
      The 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC’17)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数の脳内埋植型イメージセンサを搭載した多点撮像デバイスと近赤外線光を利用した画像伝送によるマウス用脳機能計測システム2017

    • Author(s)
      速水 一,春田 牧人,野田 俊彦,笹川 清隆,徳田 崇,太田 淳
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数の脳内埋植型イメージセンサによる多点撮像と 近赤外光を用いた無線画像伝送システム2017

    • Author(s)
      速水 一,春田 牧人,野田 俊彦,笹川 清隆,徳田 崇,太田 淳
    • Organizer
      フィジカルセンサ/バイオ・マイクロシステム合同研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] LDOレギュレータ/鋸波発振器搭載多機能PWM出力イメージセンサ2017

    • Author(s)
      速水 一
    • Organizer
      VDECデザイナーズフォーラム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-area Imaging Device by Using Implantable Image Sensors for Simple Brain Functional Imaging2016

    • Author(s)
      Hajime Hayami, Makito Haruta, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Takashi Tokuda, Jun Ohta
    • Organizer
      2016 GLOBAL RESEARCH EFFORTS ON ENERGY AND NANOMATERIALS
    • Place of Presentation
      GIS TAIPEI TECH CONVENTION CENTER, Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2016-12-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数の生体内埋め込み型センサを順次駆動する無線給電システム2016

    • Author(s)
      速水 一
    • Organizer
      VDECデザイナーズフォーラム2016
    • Place of Presentation
      東京大学武田先端知ビル 5階武田ホール
    • Year and Date
      2016-08-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内通信により画像伝送が可能な埋植型多点撮像デバイス2016

    • Author(s)
      速水 一,竹原 宏明,野田 俊彦,笹川 清隆,徳田 崇, 太田 淳
    • Organizer
      フィジカルセンサ/バイオ・マイクロシステム合同研究会
    • Place of Presentation
      東京都 機械振興会館 地下 3 階 1 号室
    • Year and Date
      2016-08-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 完全埋植型PWM出力イメージセンサによる生体内多点撮像システム2016

    • Author(s)
      速水 一,竹原 宏明,野田 俊彦,笹川 清隆,徳田 崇,太田 淳
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • Place of Presentation
      東京大学 生産技術研究所 総合研究実験棟(An棟) 2階 コンベンションホール
    • Year and Date
      2016-05-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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