2018 Fiscal Year Annual Research Report
A Scalable Time-Domain Sensor Integrated Circuit for High-Resolution Bioimaging
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16H06088
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
新津 葵一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40584785)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオセンサ / 集積回路 / CMOS / IoT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、半導体集積回路製造プロセスの微細化に伴って解像度向上が可能（スケーラブル）なバイオセンサ集積回路の検討・立案を行った。解像度を向上させることによって、生命科学発展への貢献ならびに新規産業の創出が期待される。検討ならびに立案を行うとともに、今後の半導体製造プロセスの発展予測を踏まえたうえでの、スケーラブル性を理論的に検証した。
新規開発の時間減衰回路を用いたログドメインのバイオセンサ集積回路に、４×４アレイの電極を組み合わせたアレイセンサを、65nm CMOSプロセスを用いて、設計・試作・評価を行った。アレイを構成するセンサセル回路においては、低面積での実装が可能なキャパシタ不要センサセル回路を用いた。キャパシタが不要であり、スケーリングが可能なトランジスタのみで構成されているため、スケーラブル性に富んだ回路構成である。また、時間減衰回路においてもスケーリングに適したデジタル回路を基にしており、スケーラブル性を有している。電極形成については、マスクプロセスにおけるアラインメントが不要で小型化が可能な自己整合型無電解金メッキ技術を用いて実施した。
フェリシアン化カリウム／フェロシアン化カリウムの濃度比を変化させた溶液において酸化還元電位型バイオセンシングに基づいた電気化学実験による性能評価を実施したところ、フェリシアン化カリウム／フェロシアン化カリウムの濃度比に応じてパルス信号の出力（パルス幅）が変化しており、その結果が線形性を有していることを確認することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
実際のアレイ型バイオセンサ集積回路を設計・試作・評価することに成功したため。また、スケーラブル性についての評価を実施することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続きスケーラブル性についての評価・理論構築を行っていく。スケーラブル性を活かしたアプリケーションについての検討も並行して行っていく。
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[Journal Article] A Self-Powered Supply-Sensing Biosensor Platform Using Bio Fuel Cell and Low-Voltage, Low-Cost CMOS Supply-Controlled Ring Oscillator with Inductive-Coupling Transmitter for Healthcare IoT2018
Author(s)
Kiichi Niitsu, Atsuki Kobayashi, Kenya Hayashi, Yuya Nishio, Kei Ikeda, Takashi Ando, Yudai Ogawa, Hiroyuki Kai, Matsuhiko Nishizawa, and Kazuo Nakazato
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Journal Title
IEEE Transactions on Circuits and Systems I (TCAS-I)
Volume: 10
Pages: pp.1360-1364
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A 65-nm CMOS Fully-Integrated Analysis Platform Using an On-Chip Vector Network Analyzer and a Transmission-Line-Based Detection Window for Analyzing Circulating Tumor Cell and Exosome2018
Author(s)
K. Niitsu, T. Nakanishi, S. Murakami, M. Matsunaga, A. Kobayashi, N. M. Karim, J. Ito, N. Ozawa, T. Hase, H. Tanaka, M. Sato, H. Kondo, K. Ishikawa, H. Odaka, Y. Hasegawa, M. Hori, and K. Nakazato
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Journal Title
IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems (TBioCAS)
Volume: 13
Pages: pp. 470-479
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Live Demonstration: 385 X 385 um2 0.165V 270pW Fully-Integrated Supply-Modulated OOK TX in 65nm CMOS for Glasses-Free, Self-Powered, and Fuel-Cell-Embedded Continuous Glucose Monitoring Contact Lens2018
Author(s)
Kenya Hayashi, Shigeki Arata, Ge Xu, Shunya Murakami, Dang Cong Bui, Takuyoshi Doike, Maya Matsunaga, Atsuki Kobayashi, and Kiichi Niitsu
Organizer
IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS 2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] A 385um × 385um 0.165 V 0.27 nW Fully-Integrated Supply-Modulated OOK CMOS TX in 65nm CMOS for Glasses-Free, Self-Powered, and Fuel-Cell-Embedded Continuous Glucose Monitoring Contact Lens2018
Author(s)
Kenya Hayashi, Shigeki Arata, Ge Xu, Shunya Murakami, Dang Cong Bui, Takuyoshi Doike, Maya Matsunaga, Atsuki Kobayashi, and Kiichi Niitsu
Organizer
IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS 2018)
Int'l Joint Research
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