分散型脳機能計測用インテリジェントCMOSセンサデバイスの研究

分布式脑功能测量智能CMOS传感器器件研究

• 批准号: 10J08679
• 负责人: 田川 礼人
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08679/
• 关键词: CMOS; image sensor; fluorescent imaging; functional brain imaging; integrated circuits; implantable device

海馬や大脳基底核といった脳深部の神経活動のイメージングは記憶や学習といった高次脳機能の解明に重要である。これまでに奈良先端科学技術大学院大学では、脳内に埋植してマウスの生体内で脳神経活動を高時間・空間分解能で観察可能とする埋込型CMOSイメージセンサを提案してきた。平成22年度の研究では、埋込型CMOSイメージセンサのインテリジェント化と脳内複数分散配置化について研究に取り組んだ。インテリジェント化については、イメージセンサ画素上に各フォトダイオード上のみ開口を形成したメッシュ状のAu電極の加工プロセスを検討した。作製したAu電極を用いて脳深部で神経電気刺激が可能であるかについて生理食塩水や脳模擬材料を用いて機能評価を行った。生理食塩水中において、記憶や学習の基礎過程と考えられているLTP (Long Term Potentiation)を誘発するTBS (Theta Burst Stimulation)と等価な刺激パルスを注入可能であることを実証、GFP (Green Fluorescent Protein)で蛍光標識した新経細胞を模擬した蛍光ビーズと脳ファントムを用いて電極エリアで蛍光イメージングと電荷注入が同時同位置で実行可能であることの実証に成功した。脳内複分散配置化については、0.78mm×0.63mmの超小型CMOSセンサチップの実現に成功、3つのCMOSセンサの単一デバイス化し、それぞれのチップを脳内の任意の位置に埋植可能とした。3センサを同時に駆動させるシステムの構築も行い、3つのセンサを同時に60フレーム/秒(時間分解能16.7ms)で制御可能とした。蛍光ビーズを用いて3センサで同時にイメージングが可能であることの実証に成功、脳深部の複数部位で高時間・空間分解能で広域脳機能イメージングを可能とすることに目途を立てた。

Hippocampal や big 脳 basal ganglia と い っ た 脳 deep の god 経 activity の イ メ ー ジ ン グ は memory や learning と い っ た higher 脳 function の interpret に important で あ る. こ れ ま で に nara apex college, university of science and technology of で は, 脳 に preparetions し て マ ウ ス の born in vivo で 脳 を 経 activity is high, time space decomposition, can god で 観 examine possible と す る buried 込 type CMOS イ メ ー ジ セ ン サ を proposal し て き た. Pp.47-53 22 year の research で は, buried 込 type CMOS イ メ ー ジ セ ン サ の イ ン テ リ ジ ェ ン ト change と 脳 scattered within the plural configuration change に つ い て research group take り に ん だ. イ ン テ リ ジ ェ ン ト change に つ い て は, イ メ ー ジ セ ン サ pixels on に each フ ォ ト ダ イ オ ー ド on の み openings を form し た メ ッ シ ュ shape の の Au electrode processing プ ロ セ ス を beg し 検 た. Cropping し た を Au electrode with い て 脳 deep で 経 electric 気 stimulate が may god で あ る か に つ い て physiological food salt water や を 脳 simulation material with い て function evaluation 価 を line っ た. Physiological food salt water に お い て の foundation, memory や learning process と exam え ら れ て い る LTP (Long Term Potentiation) を 発 lure す る TBS (Theta Burst Stimulation) と etc 価 な stimulus パ ル ス を injection may で あ る こ と を be certificate, GFP (Green Fluorescent Protein) で 蛍 light logo し た new 経 cells を simulation し た 蛍 light ビ ー ズ と 脳 フ ァ ン ト ム を with い て electrode エ リ ア で 蛍 light イ メ ー ジ ン グ と charge injection が location at the same time で may be line で あ る こ と の card be に successful し た. 脳 compound dispersed within the configuration change に つ い て は, 0.78 mm x 0.63 mm の subminiature CMOS セ ン サ チ ッ プ の be に success now, 3 つ の CMOS セ ン サ の 単 a デ バ イ ス し, そ れ ぞ れ の チ ッ プ を 脳 の within any の position に preparetions may と し た. 3 セ ン サ を simultaneously に 駆 dynamic さ せ る シ ス テ ム の line build も い, 3 つ の セ ン サ を に 60 フ レ ー ム / SEC (16.7 ms) time breakdown can で suppression may と し た. 蛍 light ビ ー ズ を with い て 3 セ ン サ で simultaneously に イ メ ー ジ ン グ が may で あ る こ と の be に success, deep 脳 の plural parts で high time, space decomposition can で hiroo domain 脳 function イ メ ー ジ ン グ を may と す る こ と に mesh way を made て た.

项目成果

脳深部機能計測用埋込型スマートCMOSイメージセンサ

用于深部脑功能测量的植入式智能 CMOS 图像传感器

• 发表时间: 2010
• 作者: 田川礼人;他
• 通讯作者: 他

CMOS-based Multimodal Sensor for In Vivo Brain Function Imaging with a Function for Simultaneous Cell Stimulation

基于 CMOS 的多模态传感器，用于体内脑功能成像，具有同步细胞刺激功能

• 发表时间: 2010
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Ayato Tagawa;et al.
• 通讯作者: et al.

A Multimodal CMOS Sensor Device with an On-Chip Mounted LED and Electrodes for Imaging of Fluorescence and Electrical Potential in a Mouse Deep Brain.

具有片上安装 LED 和电极的多模态 CMOS 传感器器件，用于对小鼠深部大脑中的荧光和电势进行成像。

• 发表时间: 2010
• 作者: Ayato Tagawa;et al.
• 通讯作者: et al.

Multimodal CMOS image sensor for in vivo measurement of mouse deep brain

用于小鼠深部脑活体测量的多模态 CMOS 图像传感器

• 发表时间: 2010
• 作者: Ayato Tagawa;et al.
• 通讯作者: et al.

脳深部機能計測用マルチファンクショナルCMOSイメージセンサの開発

开发用于深部脑功能测量的多功能CMOS图像传感器

• 发表时间: 2010
• 作者: 田川礼人;他
• 通讯作者: 他