2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fully-implantable retinal prosthesis system realizing the same visual information processing as human vision
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15H01812
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田中 徹 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40417382)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 誉史 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10374969)
富田 浩史 岩手大学, 理工学部, 教授 (40302088)
清山 浩司 長崎総合科学大学, 工学部, 准教授 (60412722)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体医工学 / 医用システム / 人工視覚 / 三次元集積回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.高次情報処理を実現する超低消費電力三次元積層人工網膜LSI回路の設計
ラプラシアンエッジ強調回路の動作特性を詳細に評価するために、微小フォトダイオードを付加したラプラシアンエッジ強調機能付き刺激電流生成回路を作製した。これにより積層プロセスの影響を除いた動作特性の評価が可能となった。評価の結果、ラプラシアンエッジ強調回路の正常動作を確認できた。一方で、消費電力の削減量がシミュレーションに比べて少ないという問題が明らかになった。原因を追求したところ、視覚再建に寄与しない40Hz以下の刺激及び両極性電流パルス間(インターフェイズディレイ)においても刺激電流生成回路が動作しているためであることが判明した。そのため、前記領域で刺激電流生成回路の動作を止める回路を新たに作製した。その結果、エッジ強調と低周波刺激電流遮断によって61％の消費電力削減に成功した。人工網膜LSIとして当初の目標を達成したと考えられる。
2.LSIチップ積層化及び眼球内埋め込み用モジュール化技術の開発
人工網膜の光電変換感度向上のために透明刺激電極の開発を行った。今回、電極材料としてAZOを用いて刺激電極を作製した。その結果、網膜刺激電極として適切な電荷注入能力と電極インピーダンスの値を有し、かつ積層化プロセスに対応可能な電極の開発に成功した。これにより、画素当たりの刺激電極面積と光電変換感度をそれぞれ3倍以上に増やすことが可能になった。
3.人工網膜システムの生体適合性を含む信頼性評価
Pt/IrOx/AZO/Cu刺激電極材料の生体適合性を評価している。石英基板上に刺激電極アレイを模した凸部を形成し、凸部表面に電極材料を成膜した。それを用いてIn vitro(海馬細胞)とIn vivo(動物眼球内)で評価を継続中である。現時点でPt/IrOx/AZOの生体適合性に問題はないことが明らかになっている。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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