眼球内埋め込み用低電力三次元積層型人工網膜システムの研究

低功率三维堆叠人工视网膜眼内植入系统研究

• 批准号: 22246045
• 负责人: 田中 徹
• 金额: $ 22.63万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22246045/
• 关键词: 医用マイクロ・ナノシステム; 人工網膜; 三次元集積回路; 低消費電力; ラプラシアンフィルタ; 埋め込み術式; EEP; 生体適合性; Cyclic Voltammetry; Charge Injection Capacity

(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導電性高分子であるPEDOT電極の作製技術、及び人工網膜チップのフレキシブルケーブル実装技術を確立した。チップの実装にはフレキシブルケーブル上のAu配線の拡散断線防止を工夫したCuSnマイクロバンプを用いて、300℃以下の低温接合を実現した。また、フォトダイオード受光用貫通孔を有する網膜下刺激フレキシブルケーブルの開発に成功し、網膜内に埋め込まれた人工網膜チップにおいて外界からの光を適切に受光することが可能となった。これらを組み合わせて、人工網膜チップ動作に悪影響を与えない一体化集積技術を確立し、網膜下刺激人工網膜モジュールの電気特性の取得にも成功した。(2)眼球内で長期間安全に動作する超低消費電力人工網膜LSI回路技術1300画素の感度切替型光電変換回路チップと近傍4画素ラプラシアン法を用いた視覚情報処理回路チップの設計、及びファウンドリによるチップ試作を行った。人の眼球における明暗感度を忠実に再現する回路を検討するとともに、使用環境に応じた感度手動切替型の高感度受光回路の設計を行った。試作チップを評価した結果、仕様を満たす感度曲線が得られることを確認した。また、4近傍ラプラシアンフィルタを用いた完全埋め込み型人工網膜のためのエッジ強調回路を設計した。画素回路面積は75μm角、画素数は約1300である。試作チップを評価した結果、視覚情報のエッジを強調する十分な性能を確認した。この回路を実装した人工網膜により失明患者に高いQOLを提供することが可能である。(3)眼球内埋め込みモジュールの生物・臨床評価今年度開発した網膜下刺激人工網膜モジュールを眼球内に埋め込む術式を確立した。透明ガイドを用いることで眼球に大きなダメージを与えることなく網膜下へのモジュール挿入を可能とした。網膜下へ埋め込むことで、従来使用していた金属タックを使用せずに人工網膜モジュールの固定が可能となった。また、網膜下に埋め込んだPEDOT刺激電極から網膜刺激を行い、EEPの取得にも成功した。

(1) the LSI チ ッ プ laminated technology and び eyeball に buried within め 込 む each product の integration product technology conductivity polymer で あ る PEDOT technology, and the electrode の cropping び artificial retina チ ッ プ の フ レ キ シ ブ ル ケ ー ブ ル loading technology を be established し た. チ ッ プ の be loaded に は フ レ キ シ ブ ル ケ ー ブ ル の on Au wiring の company, loose bolt to prevent を time し た CuSn マ イ ク ロ バ ン プ を with い て bonding を の low temperature under 300 ℃, be presently し た. ま た, フ ォ ト ダ イ オ ー ド by light with through hole を す る retinal stimulation under フ レ キ シ ブ ル ケ ー ブ ル の open 発 に し success, retinal に buried め 込 ま れ た artificial retina チ ッ プ に お い て outside か ら の を appropriate light に by light す る こ と が may と な っ た. こ れ ら を group み close わ せ て, artificial retina チ ッ プ action に 悪 influence を and え な い integration product technology を establish し, retinal stimulation under artificial retina モ ジ ュ ー ル の electric 気 features の obtain に も successful し た. (2) within the eyeball で long-term security に action between す る ultra-low power consumption of artificial retina LSI circuit technology 1300 pixels の sensitivity for cutting type photoelectric variations in loop チ ッ プ と nearly alongside four pixels ラ プ ラ シ ア を ン method with い た visual 覚 intelligence 処 principle circuit チ ッ プ の design, and び フ ァ ウ ン ド リ に よ る チ ッ プ attempt を line っ た. People の eyeball に お け る tone sensitivity を loyalty be に reappearance す る loop を beg す 検 る と と も に, use environment に 応 じ た sensitivity for manual cutting type の の Gao Gan degrees by light circuit design line を っ た. Attempt チ ッ プ を review 価 し た results, others を against た す が sensitivity curve to ら れ る こ と を confirm し た. ま た, 4 near alongside ラ プ ラ シ ア ン フ ィ ル タ を with い た completely buried め 込 み type artificial retina の た め の エ ッ ジ emphasis on circuit design し を た. The area of the pixel loop is である 75μm Angle, and the number of pixels is である approximately 1300である. Attempt チ ッ プ を review 価 し た results, depending on the 覚 intelligence の エ ッ ジ を emphasize す る very な performance を confirm し た. <s:1> current circuit を actual installation of <s:1> た artificial retina によ <s:1> blind patients に high <s:1> QOLを provides する とが とが possibility である. (3) the eye inside buried め 込 み モ ジ ュ ー ル の biological, clinical evaluation of 価 our open 発 し た retinal stimulation under artificial retina モ ジ ュ ー ル を eyeball に buried within め 込 む operation を establish し た. Transparent ガ イ ド を with い る こ と で eyeball に big き な ダ メ ー ジ を and え る こ と な く under the omentum へ の モ ジ ュ ー ル scions into を may と し た. Buried under the omentum へ め 込 む こ と で, 従 using し て い た metal タ ッ ク を use せ ず に artificial retina モ ジ ュ ー ル の fixed が may と な っ た. Youdaoplaceholder0, め込んだPEDOT stimulation electrodes were implanted under the に retina, ら retina stimulation was performed on を, and EEP <s:1> achieved に に success and た た.

项目成果

High-Endurance SPRAM for Fully Implantable Retinal Prosthesis

用于完全植入式视网膜假体的高耐用性 SPRAM

• 发表时间: 2012
• 作者: Hisashi Kino;Tetsu Tanaka
• 通讯作者: Tetsu Tanaka

Development of Flexible Cable Electrode for Biosignal Recording Elicited from Optical/Electrical Stimulation in Retinal Prosthesis

开发用于记录视网膜假体中光/电刺激引起的生物信号的柔性电缆电极

• 发表时间: 2011
• 作者: Chikashi Kigure;Yoshitomo Watanabe;Tetsu Tanaka
• 通讯作者: Tetsu Tanaka

A Block-Parallel Signal Processing System for CMOS Image Sensor with Three-Dimenional Structure

三维结构CMOS图像传感器的块并行信号处理系统

• 发表时间: 2010
• 作者: S.F.Chichibu;T.Onuma;K.Hazu;T.Sota;A.Uedono;C. Han;K.Kiyoyama
• 通讯作者: K.Kiyoyama

A Very Low Area ADC for 3-D Stacked CMOS Image Processing System

用于 3D 堆叠 CMOS 图像处理系统的极小面积 ADC

• 发表时间: 2012
• 作者: K.Kiyoyama;K.W.Lee;T.Fukushima;H.Naganuma;H.Kobayashi;T.Tanaka;M.Koyanagi
• 通讯作者: M.Koyanagi

三次元積層時の局所応力がMOSFETの特性に与える影響

三维堆叠过程中局部应力对MOSFET特性的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: 木野久志;Murugesan Mariappan;Jichel Bea;李康旭;福島誉史;小柳光正;田中徹
• 通讯作者: 田中徹