| 研究課題/領域番号 |
15K01289
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
笹川 清隆 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (50392725)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 埋植型デバイス / イメージセンサ / 脳機能計測 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，無線化された脳内への完全埋植型センサデバイスを試作し，脳内神経活動の長期観察を可能とする生体モニタリング技術の確立を目指している。
昨年度までに、設計したパルス変調出力型の生体埋植用イメージセンサについて、生体内通信によって得られた画像信号を復調し画像取得するシステムを構築した。また、異なるチップIDを付与した複数のセンサチップを同時に駆動し、それぞれのセンサからの画像を順次取得することに成功した。更に、本チップの評価結果を踏まえ、パルス幅の復調処理の簡素化、長時間露光時の暗電流低減、等の対策を施した二次試作チップの設計を行った。
生体の電気的なチャネルを用いた生体内通信と並行して、光を用いた生体内通信についても検討を行った。必要となる信号は電気的な生体通信と同様であり、センサチップについては、同じものを利用することができる。また、波長多重化により、実効的な通信速度を向上することも可能となる。生体内での吸収が少ない近赤外光の光通信モジュールを作製し、光通信システムの動作実証を確認した。
給電方法として、微小な太陽電池を用いた光給電法の検討を行った。単一の太陽電池では、チップを駆動するための電圧が不充分であるため、昇圧回路を設計した。本研究で目指している微小なデバイスでは、高周波による無線給電法では、給電効率が低くなるため、光給電にすることで高い給電効率を実現できる可能性がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本年度は、PWM方式のイメージセンサ出力を受信、復調し、画像表示をするシステムの構築し、複数のチップからの画像を同時に取得することに成功した。これにより、本研究での観察対象である生体内の複数箇所のイメージングを行うための基本的な機能検証ができたといえる。
本研究でのイメージングは、１秒間に１枚程度の比較的低速な撮像を想定しているが、これまでの基本機能検証に用いていたCMOS標準プロセスで製造したセンサチップでは、暗電流が大きく、そのノイズ成分が無視できない。今後、イメージセンサ用のプロセスを用いて、改善版を作製する。
無線給電については、当初高周波給電を想定していたが、デバイスの面積が微小であるため、高い効率での給電が難しい。太陽電池による給電も並行して検討する。これまでに、昇圧回路を設計しており、単一の太陽電池での駆動を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、昨年度までに作製したシステムでの生体埋植および撮像実験を実施し、生体埋植イメージセンサとしての評価を行う。
また、これと並行して、改善版のセンサチップの機能評価を進める。
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