2013 Fiscal Year Annual Research Report
高次視覚情報処理機能を有する完全埋込型低電力三次元積層人工網膜システムの研究
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24246060
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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) |
清山 浩司 長崎総合科学大学, 工学部, 准教授 (60412722)
富田 浩史 岩手大学, 工学部, 教授 (40302088)
福島 誉史 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (10374969)
小柳 光正 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60205531)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 人工網膜 / 高次視覚処理 / 三次元集積回路 / 半導体神経工学 |
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| Research Abstract |
(1)LSIチップ積層化技術及び眼球内に埋め込む各部品の一体化集積技術
高解像視覚再生用の微細刺激電極に関して、網膜細胞を安全に刺激可能な電極材料として昨年度検討したPt・IrOx・PEDOT・RagPtに加えて、Pt電極を多孔質化したEp-Pt(Extremely porous Platinum)の検討を行った。Ep-PtはPtの表面をAlを利用した新規プロセスで多孔質化することで、昨年度のRag-Ptよりも表面積を増大させることが可能であり、従来以上の低インピーダンスかつ高電荷供給能力が達成できる。今年度は新規プロセスの構築及び電気化学インピーダンス(EIS)と電荷注入能力(CIC)の測定を行い、従来のPt電極の約6%のインピーダンス、約16倍の電荷供給能力を有するEp-Pt電極を作製することに成功した。また、人工網膜チップの大画素化に伴って画素回路とフレキシブルケーブル上の刺激電極を電気配線で接続することが困難になる問題に対して、フレキシブルケーブル上への刺激電極作製が不要となる網膜下刺激用のチップ表層刺激電極を考案した。凹凸がある絶縁膜で表面が覆われた人工網膜チップ上にリフトオフプロセスで微細な表層刺激電極を形成することに成功し、人工網膜チップの更なる大画素化が可能になることを示した。
(2)超低消費電力人工網膜用LSI 回路技術
残留電荷による生体への悪影響を無くすために、刺激電極の電荷を接地放電する機能を設計し、CMOS0.18um(1P6M)テクノロジで人工網膜チップに実装した。これにより刺激電荷のアンバランスが生じても生体の安全保障が可能になる。また、同様に人工網膜チップを生体内埋め込み後に試験するための動作補償回路を設計し、人工網膜チップに実装した。個体差に対応するためのデジタル調整が可能になる。両回路とも実チップでの機能検証を終えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね予定通りに進捗し、H25年度研究項目記載の目標を達成している。信頼性検証を加速する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請書記載の積層人工網膜チップとフレキシブルケーブルのモジュール化技術の確立、人工網膜チップの動作安全保障回路とローパワー電力伝送回路技術の確立、及び動物実験による信頼性検証を行い、人工網膜モジュール埋め込みによる視覚再生の実証に注力していく予定である。
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