埋込み型機能集積化CMOS神経細胞インターフェイスチップ

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19206042
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 太田 淳 Nara Institute of Science and Technology, 物質創成科学研究科, 教授 (80304161)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徳田 崇 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (50314539) ; 香川 景一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (30335484) ; 塩坂 貞夫 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (90127233)
• Keywords: CMOS / LSI / CMOSイメージセンサ / 蛍光イメージング / 脳内埋植

Research Abstract

本課題は,(a)刺激電極・電位検出電極の集積化,(b)励起光源の集積化,(c)薬剤投入機構の集積化に分けられる.(a)はPt/Au2重スタッドバンプを用いて形成し,細胞刺激を可能とする電荷注入能力を有する電極形成を行った.更にPt以外の高電荷注入効率材料であるIrOx,TiNや誘電体電極を検討した.
(b)と(c)はDRIEを用いてチップに貫通孔を形成し,その孔を通じて励起光や薬剤を導入する構造とする.(b)では,励起光源として近紫外チップLEDをチップ裏面に実装することで効率よくターゲットに励起光を照射しかつチップに励起光が照射されにくくなり,高効率化を実現した.(c)の薬剤導入に関しては平成19年度はチップ裏面に実装した薬剤導入チューブから貫通孔を通じて薬剤注入が行えることを確認した.
申請者らが開発したマウス脳内埋植用CMOSイメージセンサデバイスを用いて,電気刺激による細胞応答がセンサにより取得可能なことを実証している.この知見を元に,形成したPt/Auスタッドバンプ電極による応答を蛍光を通じて本デバイスで計測し,その有効性を確認した.

Research Products

• [Journal Article] Integrated in vivo neural imaging and interface CMOS devices: design, packaging, and implementation (2008)
  • Author(s): D. C. Ng, T. Nakagawa, T. Mizuno, T. Tokuda, M. Nunoshita, H. Tamura, Y. Ishikawa, S. Shiosaka, J. Ohta
  • Journal Title: IEEE Sensors J 8 Pages: 121-130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a Fully Integrated Complementary Metal-Oxide Semiconductor Image Sensor-based Device for Real-time In vivo Fluorescence Imaging inside the Mouse Hippocampus (2007)
  • Author(s): D. C. Ng, T. Nakagawa, T. Tokuda, M. Nunoshita, H. Tamura, Y. Ishikawa, S. Shiosaka, J. Ohta
  • Journal Title: Jpn. J.Appl. Phys. 46 Pages: 2806-2810
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CMOS技術の バイオメディカル応用 (2007)
  • Author(s): 太田 淳
  • Organizer: システムLSIワークショップ
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2007-11-19
• [Presentation] Development of a CMOS-based Neural Imaging and Interface Device (2007)
  • Author(s): D. C. Ng, T. Mizuno, T. Tokuda, K. Kagawa, M. Nunoshita, H. Tamura, S. Shiosaka, J. Ohta
  • Organizer: Solid State Devices and Materials Conf.
  • Place of Presentation: Tsukuba
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] Integration of CMOS and MEMS Technologies in the Development of a Neural Imaging and Interface Device: Showcase of an Emerging Bioimaging Technique (2007)
  • Author(s): D. C Ng, T. Mizuno, T. Tokuda; M. Nunoshita, H. Tamura, Y. Ishikawa; S. Shiosaka, J. Ohta
  • Organizer: IEEE Custom Integrated Circuits Conference, 2007. CICC '07 IEEE Custom Integrated Circuits Conference, 2007. CICC '07
  • Place of Presentation: San Jose, CA
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] "Implantable CMOS sensors for biomedical applications (2007)
  • Author(s): J. Ohta
  • Organizer: International Symposium on Photoeletronic Detection and Imaging(ISPDI)
  • Place of Presentation: Beijing
  • Year and Date: 2007-09-11
• [Presentation] Design and Packaging of an Implantable CMOS Neural Imaging and Interface Device (2007)
  • Author(s): D. C. Ng, T. Nakagawa, T. Mizuno, T. Tokuda, M. Nunoshita, H. Tamura, Y. Ishikawa, S. Shiosaka, J. Ohta
  • Organizer: Int'l Image Sensor Workshop
  • Place of Presentation: Ogunquit, Maine
  • Year and Date: 2007-06-07
• [Book] CMOSイメージセンサの最新動向 -高性能化, 高機能化から応用展開まで- (2007)
  • Author(s): 太田 淳 監修
  • Total Pages: 281
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 「第7章 ビジョンチップ」, 金光 義彦, 深津 晋 著 「シリコンフォトニクス」 (2007)
  • Author(s): 太田 淳(分担執筆)
  • Total Pages: 35
  • Publisher: オーム社