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2010 年度 実績報告書

神経細胞記録・刺激・治療用生体内埋込みマイクロプローブ・チューブアレイチップ

研究課題

研究課題/領域番号 20226010
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

石田 誠  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30126924)

研究分担者 澤田 和明  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40235461)
高尾 英邦  香川大学, 微細構造デバイス統合研究センター, 准教授 (40314091)
川島 貴弘  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50378270)
河野 剛士  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70452216)
キーワード選択VLS成長 / シリコンプローブアレイ / マイクロチューブアレイ / 集積回路技術 / 細胞記録,刺激,薬剤投与 / 埋込み型マイクロデバイス / 脳神経科学 / ブレイン-マシン・インタフェース
研究概要

脳・神経科学、先端医療分野で求められる神経細胞測デバイスは、生体内における細胞単位での電気信号記録、電気刺激や薬剤投与による細胞治療を可能とするものである。これまで米国を中心として細胞用電極が開発されてきているが、これらの電極直径は数十ミクロン以上であり、測定時の低空間分解能、刺入時の細胞損傷が懸念される。本研究で提案するデバイスは、"選択Vapor-liquid-solid(VLS)結晶成長法"という手法を用いたものであり、これまでの電極の限界を打ち破るものとして期待できる。繰越補助金においては主に下記事項に関して研究を行ってきた。
1.生体内長期埋込み評価として、ラット大脳皮質へのデバイス埋込み実験(数ヶ月)用サンプルを製作した。提案するVLS電極(直径2μm~)と既存・市販電極(直径50μm~)を比較するため、プローブ直径を2-50μmとした。生体内の電極体積占有率を評価するため、間隔を20-400μmとした。
2.電極デバイスのワイヤレスシステム化を検討をした。各種無線計測条件での生理実験用と無線計測に必要な多くの基礎データ取得用として既存ワイヤレスシステムによる計測系構築を検討した。
3.チップインプラントを可能とするチップ薄膜化、柔軟化を検討した。具体的に薄膜・柔軟型電極チップのプロセス確立の検討・評価を行った。薄膜・柔軟型電極チップの設計には、集積回路搭載型も含んでいる。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Heterogeneously Integrated Vapor-liquid-solid Grown Silicon probes/(111) and Silicon MOSFETs/(100)2011

    • 著者名/発表者名
      A. Okugawa, K. Mayumi, A. Ikedo, M. Ishidaand T. Kawano
    • 雑誌名

      IEEE Electron DeviceLett.

      巻: Vol. 32, No.5 ページ: 683-685

    • DOI

      DOI 10.1109/LED.2011.2120590

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Out-of-plane High-density Piezoresistive Silicon Microwire/p-n Diode Array for Force and Temperature Sensitive Artificial Whisker Sensors2011

    • 著者名/発表者名
      A. Ikedo, M. Ishidaand T. Kawano
    • 雑誌名

      J. Micromech. & Microeng.

      巻: Vol. 21, No. 3 ページ: 035007(7)

    • DOI

      DOI 10.1088/0960-1317/21/3/035007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enlarged Gold-tipped Silicon Microprobe Arrays and Signal Compensation for Multi-site Electroretinogram Recordings in the Isolated Carp Retina2011

    • 著者名/発表者名
      T. Harimoto, K. Takei, T. Kawano, A. Ishihara, T. Kawashima, H. Kaneko, M. Ishidaand S. Usui
    • 雑誌名

      Biosensors & Bioelectron.

      巻: Vol.26,No.5 ページ: 2368-2375

    • DOI

      DOI 10.1016/j.bios.2010.10.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microtube-based Electrode Arrays for Low Invasive Extracellular Recording with a High Signal-to-noise Ratio2010

    • 著者名/発表者名
      K.Takei, T.Kawano, T.Kawashima, K.Sawada, H.Kaneko, M.Ishida
    • 雑誌名

      Biomedical Microdevices

      巻: Vol.12 ページ: 41-48

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Interfacing between Neurons and Electronics via Vertically-integrated Sub-4 Micron-diameter Silicon Probe Arrays Fabricated by Vapor-liquid-solid Growth2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kawano, T.Harimoto, A.Ishihara, K.Takei, T.Kawashima, S.Usui, M.Ishida
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: Vol.25 ページ: 1809-1815

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanoscale Sharpening Tips of Vapor-liquid-solid Grown Silicon Microwire Arrays2010

    • 著者名/発表者名
      A.Goryu, A.Ikedo, M.Ishida, T.Kawano
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: Vol.21 ページ: 125302

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノスケール先鋭化Siワイヤーアレイによるナノ粒子吸脱着デバイス2011

    • 著者名/発表者名
      牛流章弘, 池戸昭仁, 石田誠, 河野剛士
    • 学会等名
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学,神奈川
    • 年月日
      20110324-20110327
  • [学会発表] VLS-Siプローブを用いた皮質脳波、皮質内活動同時計測神経電極デバイス2011

    • 著者名/発表者名
      今塩屋竜也, 藤城彬史, 澤畑博人, 戸田春男, 池戸昭仁, 石田誠, 長谷川功, 河野剛士
    • 学会等名
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学,神奈川
    • 年月日
      20110324-20110327
  • [学会発表] 神経活動計測用高アスペクト比Siプローブの形成及び評価2011

    • 著者名/発表者名
      藤城彬史, 池戸昭仁, 石田誠, 河野剛士
    • 学会等名
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学,神奈川
    • 年月日
      20110324-20110327
  • [学会発表] A Vertical micro-scale light guiding silicon dioxide tube array for optical neurostimulator2011

    • 著者名/発表者名
      M.Sakata, A.Goryu, A.Ikedo, T.Harimoto, M.Ishida, T.Kawano
    • 学会等名
      IEEE Micro Electro Mechanical Systems (IEEE-MEMS)
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      20110123-20110127
  • [学会発表] A penetrating micro-scale diameter probe array for in vivo neuron spike recordings2011

    • 著者名/発表者名
      A.Fujishiro, H.Kaneko, T.Kawashima, M.Ishida, T.Kawano
    • 学会等名
      IEEE Micro Electro Mechanical Systems (IEEE-MEMS)
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      20110123-20110127
  • [学会発表] Temperature sensitive microwire array for artificial whisker electronics2011

    • 著者名/発表者名
      A.Ikedo, M.Ishida, T.Kawano
    • 学会等名
      IEEE Micro Electro Mechanical Systems (IEEE-MEMS)
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      20110123-20110127
  • [学会発表] 集積化デバイスの切り拓くライフイノベーション2011

    • 著者名/発表者名
      石田誠, 澤田和明, 河野剛士, 赤井大輔
    • 学会等名
      応用物理学会特別シンポジウム異種機能集積化と応用物理~最先端多様分野の融合によって拓かれる未来社会~
    • 発表場所
      神奈川工科大学、神奈川(招待講演)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] Vertically Integrated Silicon Wires for Neural Interface and Artificial Whisker Electronics2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kawano
    • 学会等名
      KAIST Seminar
    • 発表場所
      Daejeon, Republic of Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-02-25
  • [学会発表] 集積化MEMS技術によるスマートマイクロチップ2011

    • 著者名/発表者名
      石田誠
    • 学会等名
      第16回MEMS講習会「MEMSプロセス技術の最新動向とアプリケーション」
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(招待講演)
    • 年月日
      2011-02-22
  • [学会発表] ナノスケール先鋭化マイクロプローブ神経電極の集積化技術2010

    • 著者名/発表者名
      牛流章弘、池戸昭仁、石田誠、河野剛士
    • 学会等名
      応用物理学会集積化MEMS技術研究会主催第2回集積化MEMSシンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ、島根
    • 年月日
      20101014-20101015
  • [学会発表] シリコンウィスカ神経電極アレイ/Si(111)とMOSFET/Si(100)の集積化技術2010

    • 著者名/発表者名
      奥川晃宏、真弓広太郎、池戸昭仁、石田誠、河野剛士
    • 学会等名
      応用物理学会集積化MEMS技術研究会主催第2回集積化MEMSシンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ、島根
    • 年月日
      20101014-20101015
  • [学会発表] pn接合を有する垂直配向Siマイクロワイヤを用いた突出型フォースセンサアレイ2010

    • 著者名/発表者名
      池戸昭仁、河野剛士、石田誠
    • 学会等名
      応用物理学会集積化MEMS技術研究会主催第2回集積化MEMSシンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ、島根
    • 年月日
      20101014-20101015
  • [学会発表] シリコンマイクロプローブ神経電極アレイを用いた網膜光応答の多チャンネル同時記録と信号補正2010

    • 著者名/発表者名
      針本哲宏, 竹井邦晴, 河野剛士, 石原彰人, 金子秀和, 川島貴弘, 石田誠, 臼井支朗
    • 学会等名
      第25回生体・生理工学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20100923-20100925
  • [学会発表] Smart Microchips for Intelligent Sensing2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishida, T.Kawano, K.Sawada
    • 学会等名
      2010 Seventh International Conference on IEEE Networked Sensing Systems (INSS)
    • 発表場所
      Kassel, Germany(招待講演)
    • 年月日
      20100615-20100618
  • [学会発表] 医療・生体応用スマートマイクロセンシングチップ2010

    • 著者名/発表者名
      石田誠
    • 学会等名
      応用電子物性分科会研究例会バイオセンサ・医療デバイス-モノつくりからのアプローチ-
    • 発表場所
      首都大学東京秋葉原サテライトキャンパス(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-13
  • [学会発表] 医療・生体応用マイクロチップセンサー2010

    • 著者名/発表者名
      石田誠
    • 学会等名
      シンポジウム「メデイカルエレクトロニクスに於ける材料、プロセスとその応用」
    • 発表場所
      東京工業大学、デジタル多目的ホール(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-21
  • [図書] 新インターユニバーシティ集積回路2011

    • 著者名/発表者名
      石田誠, 石井仁
    • 総ページ数
      184
    • 出版者
      株式会社オーム社
  • [備考]

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/icg/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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