脳神経電位の網羅的超多チャネル計測に向けた次世代アナログ圧縮センシングチップ

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05525
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 秋田 一平 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10612385)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: アナログ・デジタル集積回路設計

研究実績の概要

本研究は、脳・機械接続（BMI）のための完全埋込みせん寝具チップの低消費電力化を、新規カイロ技術の創出を以って達成することを目的としている。特に、その手段として圧縮センシング（Compressed Sensing: CS）理論をLSI化の検討を行っており、平成２７年度は主に下記について実施した。
１，CS理論のハードウェア化（LSI化）する上で、適切なアーキテクチャとして時間ドメインアナログ信号処理を新たに提案
２，CSエンコーダのフロントエンドに使用されるアナログ回路の基盤技術として低雑音増幅器の提案・実証
３，LSIのフレキシブル材料への実装技術の検討
４，チップ間・チップ内通信を行う際の低消費電力化のためのデータ変換アルゴリズムの開発

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究目的達成のための要素技術開発として、当初予定していた（１）多チャンネルアナログフロントエンド技術、（２）時間ドメインCSエンコーダアーキテクチャの提案、（３）融合実装技術の検討、それぞれに着手し着実に実施・成果創出ができているため

今後の研究の推進方策

今後も引き続き各種要素技術開発を進めるとともに、統合に向けた検討を具体化していく。また、提案している新規アーキテクチャの優位性について、より理論的に性能見積り出来るよう解析を進め、設計手法を一般化・体系化することを試みることで有用性を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Co-design method and wafer-level packaging technique of thin-film flexible antenna and silicon CMOS rectifier chip for wireless-powered neural interface systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Okabe, Horagodage Prabhath Jeewan, Shota Yamagiwa, Takeshi Kawano, Mokoto Ishida, Ippei Akita
  • 雑誌名: Sensors 巻: 5 ページ: 318221-31832
  • DOI: 10.3390/s151229885
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A current noise reduction technique in chopper instrumentation amplifier for high-impedance senso (2015)
  • 著者名/発表者名: Ippei Akita, Makoto Ishida
  • 雑誌名: IEICE Electron. Express (ELEX) 巻: 12 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1587/elex.12.20150374
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 低消費電力神経電位計測SoCのチップ間通信に向けた低遷移頻度コーディングの提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石森健人，藤澤良太，石田誠，秋田一平
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-03-15 – 2016-03-18
• [学会発表] Digitally calibrated dynamic latched comparator with stochastic offset voltage detection technique for low-power ADCs (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Okazawa, Takeshi Kawano, Makoto Ishida, Ippei Akit
  • 学会等名: Int. Conf. Solid-State Devices and Materials (SSDM)
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2015-09-27 – 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Development of low-power analog/RF mixed-signal circuits with flexible thin film devices for wireless BMI system (2015)
  • 著者名/発表者名: Ippei Akita
  • 学会等名: IEEE Int. Symp. Radio-Frequency Technology (RFIT)
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2015-08-26 – 2015-08-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] センサAFEアレイに向けたAB級アンプの小面積・低消費電力化設計手法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋田一平, 石田誠
  • 学会等名: 第28回回路システムワークショップ
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 2015-08-03 – 2015-08-04
• [学会発表] A thin film flexible antenna with CMOS rectifier chip for RF-powered implantable neural interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Okabe, Ippei Akita, Shota Yamagiwa, Takeshi Kawanok, Makoto Ishida
  • 学会等名: Int. Conf. Solid-State Sensors, Actuators, and Microsystems (Transducers)
  • 発表場所: Anchorage
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-25
  • 国際学会
• [学会発表] 3進ハフマン符号化圧縮を用いた64ch神経電位計測SoCの提案 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石森健人，藤澤良太，石田誠，秋田一平
  • 学会等名: 電子情報通信学会LSIとシステムのワークショップ2015
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2015-05-11 – 2015-05-13
• [学会発表] 時間ドメインアナログ信号処理回路を用いた神経電位計測向け圧縮センシングエンコーダ (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡澤貴之, 石田誠, 秋田一平
  • 学会等名: 電子情報通信学会LSIとシステムのワークショップ2015
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2015-05-11 – 2015-05-13