• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

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

Research Project

Project/Area Number 24246060
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

田中 徹  東北大学, 医工学研究科, 教授 (40417382)

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)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
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
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。

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。

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。

  • Research Products

    (20 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Die-Level 3-D Integration Technology for Rapid Prototyping of High-Performance Multifunctionality Hetero-Integrated Systems2013

    • Author(s)
      Kang-Wook Lee, Yuki Ohara, Kouji Kiyoyama, Ji-Cheol Bea, Mariappan Murugesan, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
    • Journal Title

      IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES

      Volume: 60 Pages: 3842-3848

    • DOI

      10.1109/TED.2013.2280273

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and In Vivo Evaluation of Conductive Polymer (PEDOT) Stimulus Electrodes for Fully Implantable Retinal Prosthesis2013

    • Author(s)
      Chikashi kigure, Hideki Naganuma, Yuichiro Sasaki, Hiroshi Kino, Tetsu Tanaka
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Pages: 04CL03-1~5

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.04CL03

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reductant-Assisted Self-Assembly with Cu/Sn Microbump for Three-Dimensional Heterogeneous Integration2013

    • Author(s)
      Yuka Ito, Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Koji Choki, Tetsu Tanaka, and Mitsumasa Koyanagi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Pages: 04CB09-1~6

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.04CB09

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of Local Bending Stress Effect on CMOS Performance Fabricated in Thinned Si Chip for Chip-to-Wafer 3D Integration2013

    • Author(s)
      Hisashi Kino, Ji Cheol Bea, Mariappan Murugesan, Kang, Wook Lee,Takafumi Fukushima, Mitsumasa Koyanagi, Tetsu Tanaka
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Pages: 04CB11-1~6

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.04CB1

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 三次元集積化におけるTSV作製プロセスがトランジスタ特性に及ぼす影響評価2014

    • Author(s)
      菅原陽平, 谷川星野, 橋口日出登, 木野久志, 福島誉史, 李康旭, 小柳光正, 田中徹
    • Organizer
      平成26年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(松山)
    • Year and Date
      20140318-20140320
  • [Presentation] Study of Fully Implantable Retinal Prosthesis with 3-D Stacked Retinal Prosthesis Chip2014

    • Author(s)
      Hideki Naganuma, Takaharu Tani, Hisashi Kino, Kouji Kiyoyama, Tetsu Tanaka
    • Organizer
      SRP of International Solid-State Circuits Conference 2014(ISSCC2014)
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      20140209-20140213
  • [Presentation] Analysis of Low Power Characteristics of 3-D Stacked Retinal Proshtesis Chip2013

    • Author(s)
      Hideki Naganuma, Takaharu Tani, Hisashi Kino, Kouji Kiyoyama, Tetsu Tanaka
    • Organizer
      7th East Asian Consortium on Biomedical Engineering
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      20131118-20131120
  • [Presentation] A Block-Parallel ADC with Digital Noise Cancelling for 3-D Stacked CMOS Image Sensor2013

    • Author(s)
      K.Kiyoyama, Y.Sato, H.Hashimoto, K-W Lee, T.Fukushima, T.Tanaka, and M.Koyanagi
    • Organizer
      IEEE International 3D System Integration Conference 2013
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      20131002-20131004
  • [Presentation] Development of Via-Last 3D Integration Technologies Using a New Temporary Adhesive System2013

    • Author(s)
      T. Fukushima, J. Bea, M. Murugesan, K.-W. Lee, and M. Koyanagi
    • Organizer
      IEEE International 3D System Integration Conference 2013
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      20131002-20131004
  • [Presentation] 高次視覚情報処理機能を有する完全埋め込み型人工網膜の開発2013

    • Author(s)
      田中徹
    • Organizer
      第51回日本人工臓器学会ワークショップ「人工臓器におけるセンシング技術」
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜)
    • Year and Date
      20130927-20130929
    • Invited
  • [Presentation] Ultralow Power Operation of 3-D Stacked Retinal Prosthesis Chip with Edge Enhancement Function2013

    • Author(s)
      Hideki Naganuma, Takaharu Tani, Hisashi Kino, Kouji Kiyoyama, and Tetsu Tanaka
    • Organizer
      2013 International Conference on Solid State Materials and Devices(SSDM2013)
    • Place of Presentation
      Hilton Fukuoka Sea Hawk(福岡)
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] Local Bending Stress Reduction with Room-Temperature Curing Adhesive for Decrease in Keep-out-Zone (KOZ) of 3D IC2013

    • Author(s)
      H. Kino, T. Fukushima, K. -W. Lee, M. Koyanagi, T. Tanaka
    • Organizer
      2013 International Conference on Solid State Materials and Devices(SSDM2013)
    • Place of Presentation
      Hilton Fukuoka Sea Hawk(福岡)
    • Year and Date
      20130924-20130927
  • [Presentation] 室温硬化型樹脂による3DIC内の機械応力低減に関する検討2013

    • Author(s)
      木野 久志, 福島 誉史, 小柳 光正, 田中 徹
    • Organizer
      2013秋季第74 回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京田辺)
    • Year and Date
      20130916-20130920
  • [Presentation] 完全埋め込み型人工網膜のための視覚情報処理機能を有する37x37ピクセル人工網膜チップ2013

    • Author(s)
      長沼秀樹, 谷卓治, 笹木悠一郎, 渡辺洋太, 木野久志, 清山浩司, 田中徹
    • Organizer
      2013年包括脳夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(名古屋)
    • Year and Date
      20130829-20130901
  • [Presentation] Flux-Assisted Self-Assembly with Microbump Bonding for 3D Heterogeneous Integration2013

    • Author(s)
      Yuka Ito, Takafumi Fukushima, Kang-Wook Lee, Koji Choki, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
    • Organizer
      63rd Electronic Components and Technology Conference 2013
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA
    • Year and Date
      20130528-20130531
  • [Presentation] 3D-LSI/TSVの技術動向と実用化2013

    • Author(s)
      田中徹(代理発表:木野久志)
    • Organizer
      SEMI FORUM JAPAN 2013-TSV/3次元積層化技術セミナー
    • Place of Presentation
      グランキューブ大阪(大阪)
    • Year and Date
      20130521-20130522
  • [Presentation] 完全埋め込み型人工網膜のためのエッジ強調機能を有する37×37ピクセル人工網膜チップ2013

    • Author(s)
      長沼秀樹, 谷卓治, 笹木悠一郎, 渡辺洋太, 木野久志, 清山浩司, 田中徹
    • Organizer
      電子情報通信学会集積回路研究専門LSIとシステムのワークショップ
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡)
    • Year and Date
      20130513-20130515
  • [Presentation] Chip-to-Wafer 3D Stacking Using Self-Assembly and Electrostatic Temporary Bonding/Debonding2013

    • Author(s)
      H. Hashiguchi, T. Fukushima, J. Bea, H. Kino, K.-W. Lee, T.Tanaka, M. Koyanagi
    • Organizer
      International Conference on Electronics Packaging 2013 (ICEP2013)
    • Place of Presentation
      Osaka International Convention Center(大阪)
    • Year and Date
      20130410-20130412
  • [Presentation] 3D-IC用超高密度TSV技術の信頼性

    • Author(s)
      田中徹
    • Organizer
      日本学術振興会半導体界面制御技術第154委員会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Invited
  • [Presentation] 集積回路の未来

    • Author(s)
      田中徹
    • Organizer
      第29回京都賞記念ワークショップ先端技術部門パネル討論
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都)
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi