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フレキシブル-CMOSハイブリッド光電気ブレイン・マシン・インターフェースの実現

研究課題

研究課題/領域番号 17H02222
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 脳計測科学
研究機関東京工業大学 (2019-2020)
奈良先端科学技術大学院大学 (2017-2018)

研究代表者

徳田 崇  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (50314539)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードブレイン・マシン・インターフェース / BMI / CMOS / オプトジェネティクス / バイオチップ / バイオエレクトロニクス / 光刺激
研究成果の概要

おおむね研究計画に沿った光電気BMIデバイス、およびワイヤレスドライバデバイスを開発した。このデバイスは以下の機能を搭載している。
① ユニットデバイスの結合部がフレキシブル構造となっており、全体としての2次元屈曲が可能。② ユニットデバイスにはマルチチャネル対応のCMOS制御チップを搭載しており、特定のチャネルを利用してLEDの駆動や電気刺激・計測を行うことができる。③ ユニットデバイスに搭載したCMOSチップは独自のIDをもち、少ない数(5-6本)の共通配線によってデバイス全体を制御可能である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、CMOS集積回路の高機能性・多チャンネルスイッチング性を利用しながら、広い範囲で、かつ2次元屈曲可能なブレイン・マシン・インターフェース(BMI)の有効な形態を提示することができた。今後、本研究で開発した技術を新たなデバイス開発に有効利用することができる。特に光と電気を両方用いるというコンセプトは、今世紀に入って大きく発展した光遺伝学(オプトジェネティクス)を取り込んだBMI技術のニーズにこたえることができると期待する。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 10件)

  • [雑誌論文] 超小型インプラント向け光電力伝送技術2021

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Takashi、Yokoshiki Yasufumi、Takehara Hironari、Haruta Makito、Sasagawa Kiyotaka、Ohta Jun
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 141 号: 3 ページ: 63-70

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.141.63

    • NAID

      130007993097

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 年月日
      2021-03-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wearable and Battery-Free Health-Monitoring Devices With Optical Power Transfer2021

    • 著者名/発表者名
      Wuthibenjaphonchai Nattakarn、Haruta Makito、Sasagawa Kiyotaka、Tokuda Takashi、Carrara Sandro、Ohta Jun
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 号: 7 ページ: 9402-9412

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3050139

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] インプランタブル電子デバイス技術の最前線!2021

    • 著者名/発表者名
      德田 崇
    • 雑誌名

      日本電子回路工業会機関紙JPCA News

      巻: 2021-03 ページ: 4-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] CMOS集積回路技術を用いたオンチップ光・電気イメージセンサ研究2020

    • 著者名/発表者名
      德田 崇, 横式 康史, 太田 淳
    • 雑誌名

      化学センサ研究会機関紙"Chemical Sensors"

      巻: 36 ページ: 120-126

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 超小型ワイヤレス神経光刺激デバイスの創製2019

    • 著者名/発表者名
      徳田 崇,春田 牧人,野田 俊彦,笹川 清隆,太田 淳
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 59 ページ: 156-160

    • NAID

      130007653134

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design Optimization of CMOS Control Circuit for Integrated Photovoltaic Power Transfer2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuda, T. Ishizu, N. Wuthibenjaphonchai M. Haruta, T. Noda, K. Sasagawa, M. Sawan, and . Ohta
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 30 号: 10 ページ: 2343

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.1945

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2018-10-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 1 mm3-sized Optical Neural Stimulator based on CMOS Integrated Photovoltaic Power Receiver2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuda, T. Ishizu, W. Nattakarn, M. Haruta, T. Noda, K. Sasagawa, M. Sawan, and J. Ohta
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 4 ページ: 45018-45018

    • DOI

      10.1063/1.5024243

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CMOS-based optical energy harvesting circuit for biomedical and Internet of Things devices2018

    • 著者名/発表者名
      Wuthibenjaphonchai Nattakarn, Takaaki Ishizu, Makito Haruta, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Takashi Tokuda, Mohamad Sawan and Jun Ohta
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FM05-04FM05

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fm05

    • NAID

      210000148977

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 超小型生体埋め込みデバイス向け光給電技術2021

    • 著者名/発表者名
      德田 崇
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光駆動型ワイヤレス生体光刺激デバイスの構造改善2021

    • 著者名/発表者名
      Jiawen Li, 深町賢人, 竹内瑞希, 横式康史, 德田 崇
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CMOSチップ分散型アーキテクチャによる光電気神経インターフェースデバイスの研究2021

    • 著者名/発表者名
      松岡 聡, 横式 康史, 徳田 崇
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CMOS-based ultra-small devices for biomedical and IoT applications2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tokuda
    • 学会等名
      9th imec Handai International Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオとIoTのための光電力伝送・エナジーハーベスティング技術2020

    • 著者名/発表者名
      德田 崇
    • 学会等名
      電子情報技術産業協会(JEITA) スマートセンシング・デバイス融合技術分科会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオ&IoT応用を目指した光駆動マイクロエレクトロニクス2020

    • 著者名/発表者名
      德田 崇
    • 学会等名
      2020年度第2回センサ&IoTコンソーシアム技術委員会オンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1mm3-sized optogenetic stimulator with CMOS-integrated optical power receiver2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tokuda, Makito Haruta, Kiyotaka Sasagawa, Jun Ohta
    • 学会等名
      The 1st Optical Wireless and Fiber Power Transmission Conference, パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Implantable optoelectronic devices based on CMOS LSI technology2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tokuda, Makito Haruta, Kiyotaka Sasagawa, Jun Ohta
    • 学会等名
      ACS Fall 2019 National Meeting & Exposition in San Diego, CA
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体埋め込みデバイス向けワイヤレス光電力伝送技術2019

    • 著者名/発表者名
      德田 崇, Pakpuwadon Thanet, Wuthibenjaphonchai Nattakarn, 春田 牧人, 笹川 清隆, 太田 淳
    • 学会等名
      電気学会総合研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体埋め込みデバイス向けワイヤレス光電力伝送技術2019

    • 著者名/発表者名
      德田 崇, Pakpuwadon Thanet, Wuthibenjaphonchai Nattakarn, 春田 牧人, 笹川 清隆, 太田 淳
    • 学会等名
      電気学会マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Optical power transfer platform for ultra-small implantable device with alternative current limitations2019

    • 著者名/発表者名
      Thanet Pakpuwadon, Nattakarn Wuthibenjaphonchai, 春田 牧人, 笹川 清隆, 德田 崇, 太田 淳
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2019、東京大学生産技術研究所
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ultra-Small Optogenetic Simulator Powered by CMOS-Integrated Optical Power Receiver2019

    • 著者名/発表者名
      Thanet Pakpuwadon、Nattakarn Wuthibenjaphonchai、Makito Haruta、Toshihiko Noda、Kiyotaka Sasagawa、Takashi Tokuda、Jun Ohta、Mohamad Sawan
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会(日本、名古屋国際会議場)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サル脳深部用刺入型光利刺激デバイスの作製と評価2019

    • 著者名/発表者名
      川崎 祐久、長沼 京介、太田 安美、春田 牧人、笹川 清隆、徳田 崇、太田 淳
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会(日本、東京工業大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CMOS-integrated optical power transfer for an ultra-small wireless implantable devices2018

    • 著者名/発表者名
      T. Pakpuwadon, W. Nattakarn, M. Haruta, T. Noda, K. Sasagawa, T. Tokuda, M. Sawan, J. Ohta
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devides and Materials (SSDM2018), Univ. Tokyo
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CMOS技術によるオンチップエレクトロバイオロジー2018

    • 著者名/発表者名
      徳田 崇、春田牧人、野田俊彦、笹川清隆、太田 淳
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CMOS-based optoelectronic devices for biomedical applications2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tokuda
    • 学会等名
      The first International Workshop by the 174th Committee JSPS on Symbiosis of Biology and Nanodevices
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CMOS技術によるバイオメディカル/IoTフォトニックデバイス2017

    • 著者名/発表者名
      徳田崇、春田牧人、野田俊彦、笹川清隆、太田淳
    • 学会等名
      電子情報通信学会 集積光デバイスと応用技術特別研究専門委員会(IPDA) 2017年第2回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CMOS-Based Opto-Electric Neural Interface Devices for Optogenetics2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tokuda, Makito Haruta, Toshihiko Noda, Kiyotaka Sasagawa, Jun Ohta
    • 学会等名
      60th International Midwest Symposium on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CMOS-based integrated opto-electric neural interface devices2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tokuda, M. Haruta, T. Noda, K. Sasagawa, and J. Ohta
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and bioelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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