体内埋め込み型マイクロチップによる非観血的・連続血糖測定技術の実現

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360157
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 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)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: CMOS / 体内埋め込みデバイス / 血糖値計測 / バイオチップ / 糖尿病

Outline of Annual Research Achievements

CMOS集積回路マイクロセンサチップ、グルコース応答性蛍光ハイドロゲル、励起光源LEDおよび蛍光フィルタを集積化した生体埋め込みグルコースセンサの構造および実装プロセスを最適化した。その結果、生体埋め込み(in vivo)での機能検証において、これまであった計測遅れを大幅に改善し、従来技術である自己血糖測定と同程度の遅れにまで短縮することに成功した。また、in vitro(生体外)での長期動作試験を実施し、少なくとも150日間の生理食塩水中での計測機能の維持を確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

生体埋め込みでのグルコース計測において、直径約1mm、長さ6mmのデバイスでの、充分な応答速度での測定を実現した。また、従来の連続血糖測定技術(CGMS)と比較して長い、150日の錬即動作が可能であることが確認でき、潜在的な長期運用の可能性を確認することができた。

Strategy for Future Research Activity

H27年度は、計測デバイスのワイヤレス化に注力する。極小太陽電池デバイスによる光給電のためのエナジーハーべスティングチップの開発を行い、光駆動の達成を目指す。また、信号の送信についても基礎検討を行い、基本機能を搭載したチップを設計・試作する。

Research Products

• [Journal Article] CMOS image sensor-based implantable glucose sensor using glucose-responsive fluorescent hydrogel (2014)
  • Author(s): T. Tokuda, M. Takahashi, K. Uejima, K. Masuda, T. Kawamura, Y. Ohta, M. Motoyama, T. Noda, K. Sasagawa, T. Okitsu, S. Takeuchi, J. Ohta
  • Journal Title: Biomedical Optics Express Volume: 5 Pages: 3859-3870
  • DOI: 10.1364/BOE.5.003859
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ラインセンサ型CMOSベース蛍光方式グルコースセンサの機能評価 (2015)
  • Author(s): 河村敏和, 増田啓太, 平井智大, 竹原宏明, 野田俊彦, 笹川清隆, 徳田 崇, 興津 輝, 竹内昌治, 太田 淳
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京都市大学 世田谷キャンパス(東京都世田谷区)
  • Year and Date: 2015-03-24 – 2015-03-26
• [Presentation] CMOSセンサ搭載生体埋埋め込みグルコースセンサのin vitro長期動作検証 (2015)
  • Author(s): 平井智大, 増田啓太, 河村敏和, 竹原宏明, 野田俊彦, 笹川清隆, 徳田 崇, 興津 輝, 竹内昌治, 太田 淳
  • Organizer: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学 湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Presentation] CMOSバイオイメージセンサ (2015)
  • Author(s): 徳田 崇, 竹原 宏明, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 太田 淳
  • Organizer: 電子情報通信学会 シリコンフォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 湯坂温泉 ホテル賀茂川荘(広島県竹原市)
  • Year and Date: 2015-01-22 – 2015-01-23
  • Invited
• [Presentation] CMOS イメージセンサ搭載体内埋込み蛍光方式血糖計測デバイスの長期動作評価 (2014)
  • Author(s): 増田 啓太, 高橋 正幸, 河村 敏和, 竹原 宏明, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 徳田 崇, 興津 輝, 竹内 昌治, 太田 淳
  • Organizer: 映像情報メディア学会冬季大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区)
  • Year and Date: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [Presentation] Implantable bioimaging device based on CMOS image sensor technology (2014)
  • Author(s): Takashi Tokuda, Hiroaki Takehara, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Jun Ohta
  • Organizer: 2nd Asian Image Sensors and Imaging Systems Symposium
  • Place of Presentation: 東京工業大学 キャンパスイノベーションセンター(東京都港区)
  • Year and Date: 2014-12-01 – 2014-12-02
  • Invited
• [Presentation] CMOSセンサ技術をベースとしたバイオメディカルフォトニックデバイスの研究開発 (2014)
  • Author(s): 徳田 崇, 竹原 宏明, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 太田 淳
  • Organizer: 電子情報通信学会 光エレクトロニクス研究会
  • Place of Presentation: 機械振興会館(東京都港区)
  • Year and Date: 2014-11-21
  • Invited
• [Presentation] CMOS-BASED IMPLANTABLE GLUCOSE SENSOR USING GLUCOSE-RESPONSIVE FLUORESCENT HYDROGEL (2014)
  • Author(s): Takashi Tokuda, M. Takahashi, Keita Masuda, Toshikazu Kawamura, Yasumi Ohta, Mayumi Motoyama, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, T. Okitsu, S. Takeuchi, Jun Ohta
  • Organizer: International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2014)
  • Place of Presentation: San Antonio, USA
  • Year and Date: 2014-10-26 – 2014-10-30
• [Presentation] 蛍光方式生体内グルコース計測技術に向けたCMOS ラインセンサの開発 (2014)
  • Author(s): 河村 敏和, 増田 啓太, 竹原 宏明, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 徳田 崇, 高橋 正幸, 興津 輝, 竹内 昌治, 太田 淳
  • Organizer: 応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌キャンパス(札幌市北区)
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] A Miniaturized Implantable Glucose Sensor Based on CMOS Line Sensor Using Glucose-Responsive Fluorescent Hydrogel (2014)
  • Author(s): Toshikazu Kawamura, M. Takahashi, Keita Masuda, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Takashi Tokuda, T. Okitsu, S. Takeuchi, Jun Ohta
  • Organizer: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [Presentation] CMOSセンサベース蛍光方式体内埋込みグルコースセンサの機能評価 (2014)
  • Author(s): 増田 啓太, 高橋 正幸, 河村 敏和, 竹原 宏明, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 徳田 崇, 興津 輝, 竹内 昌治, 太田 淳
  • Organizer: 映像情報メディア学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 吹田キャンパス(大阪府吹田市)
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-02
• [Presentation] 生体埋込みグルコースセンサに向けたCMOSラインセンサの開発 (2014)
  • Author(s): 河村 敏和, 高橋 正幸, 増田 啓太, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 徳田 崇, 興津 輝, 竹内 昌治, 太田 淳
  • Organizer: 電気学会 E部門総合研究会
  • Place of Presentation: 東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-28