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2013 Fiscal Year Annual Research Report

CMOS技術による高密度フレキシブル脳計測・刺激デバイス

Research Project

Project/Area Number 23656241
Research InstitutionNara 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)

Keywordsバイオデバイス / バイオセンシング / 脳刺激計測 / CMOS
Research Abstract

CMOS半導体集積回路技術をベースとしたフレキシブル脳計測・刺激デバイスを試作・機能実証した。本研究で実現したデバイスの最大の特長は、分散型アーキテクチャを採用した構造である。分散型アーキテクチャは、小型のCMOS神経刺激チップを、フレキシブル基板上に分散配置することで、集積回路のスイッチングによる少配線-多点刺激および、チップ内部での刺激信号生成やアンプによる計測性能の向上を狙うものである。
平成25年度は、それまでに実現したCMOS単位チップと、高性能電極を組み合わせたデバイスの試作・機能実証を行った。実現したデバイスは、電極の中にCMOS単位チップを内蔵する"スマート電極"タイプの構造をとっており、既存技術との形状互換性を維持しながら、集積回路搭載による高機能性を実現した。パッケージングには、フリップチップ実装技術を用いており、CMOS集積回路による単位チップはフレキシブル基板および電極によりシールされ、防水性を実現する。デバイスの駆動テストの結果、目的とする刺激・計測機能が実現できた。現在のプロセスは高い技術を必要とし、歩留まりに限りがある。実装プロセスを最適化し、信頼性を向上することによって、脳科学・医療分野に利用できるデバイス技術になると期待される。

  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Performance improvement and functionalization of an electrode array for retinal prosthesis by iridium oxide coating and introduction of smart-wiring technology using CMOS microchips2014

    • Author(s)
      T. Noda, K. Sasagawa, T. Tokuda, Y. Terasawa, H. Takashiro, H. Kanda, T. Fujikado, and J. Ohta
    • Journal Title

      Sensors and Actuators A: Physcal

      Volume: 211 Pages: 27-37

    • DOI

      10.1016/j.sna.2014.03.001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A CMOS optoelectronic neural interface device based on an image sensor with on-chip light stimulation and extracellular neural signal recording for optogenetics2013

    • Author(s)
      Y. Sawadsaringkarn, T. Miyatani, T. Noda, K. Sasagawa, T. Tokuda, and J. Ohta
    • Journal Title

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      Volume: 1(2) Pages: 184-189

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sputtering Condition Optimization of Sputtered IrOx and TiN Stimulus Electrodes for Retinal Prosthesis2013

    • Author(s)
      Yi-Li Pan, T. Noda, K. Sasagawa, T. Tokuda, and J. Ohta
    • Journal Title

      IEEJ Transaction on Electrical and Electronic Engineering

      Volume: 8(3) Pages: 310-312

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] CMOSベースマイクロ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, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 太田 淳
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      新潟大学 五十嵐キャンパス
    • Year and Date
      20140318-20140321
    • Invited
  • [Presentation] AC駆動型人工視覚向け網膜刺激デバイスの駆動検証2014

    • Author(s)
      藤沢 匠, 黒木 渉平, 石井 孔明, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 徳田 崇, 太田 淳
    • Organizer
      応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] CMOSイメージセンサをベースとした生体埋め込みデバイス2014

    • Author(s)
      徳田 崇, 野田 俊彦, 笹川 清隆, 太田 淳
    • Organizer
      集積光デバイスと応用技術時限研究専門委員会
    • Place of Presentation
      鬼怒川温泉ホテル
    • Year and Date
      20140130-20140131
    • Invited
  • [Presentation] Device Packaging of CMOS-Based Optoelectronic Neural Interface Device for in Vitro and in Vivo Optogenetics2013

    • Author(s)
      Takashi Tokuda, Shun Nakajima, Yasuyo Maezawa, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Jun Ohta
    • Organizer
      International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering (NER2013)
    • Place of Presentation
      San Diego, CA, USA
    • Year and Date
      20131106-20131108
  • [Presentation] Intelligent Retinal Prosthetic Device Employs Smart Electrode Array Integrated with CMOS Microchips2013

    • Author(s)
      Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Takashi Tokuda, Yasuo Terasawa, Hiroyuki Tashiro, Hiroyuki Kanda, Takashi Fujikado, Jun Ohta
    • Organizer
      International Conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS and Applications 2013
    • Place of Presentation
      Tokyo Medical and Dental University, Japan
    • Year and Date
      20131030-20131031
  • [Presentation] CMOSチップ搭載型生体埋め込みデバイス-エレクトロニクスの新しいバイオ・医療応用に向けて-2013

    • Author(s)
      徳田 崇
    • Organizer
      応用物理学会関西支部平成25年度第2回講演会
    • Place of Presentation
      奈良先端科学技術大学院大学
    • Year and Date
      20131009-20131009
  • [Presentation] Optoelectronics Devices for Biomedical Applications2013

    • Author(s)
      Takashi Tokuda
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim(CLEO-PR 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, JAPAN
    • Year and Date
      20130630-20130703
    • Invited
  • [Presentation] CMOS-based Bio-Implantable Neural Observation and Stimulation Device

    • Author(s)
      T. Tokuda
    • Organizer
      International Workshop on Biomedical Engineering Translational Research
    • Place of Presentation
      National Chiao Tung University, Hsinchu City, Taiwan
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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