「神経系現象計測」

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研究代表者:
石田 誠 (豊橋技術科学大学 工学部 副学長(研究担当) 教授)
研究課題:
社会の安全・安心に貢献するユビキタス集積化マイクロセンサの開発

技術解説

★仮サンプル★ マイクロセンサノードと同一記載

測定応用の候補である、生体埋め込み型の神経測定デバイスの研究を行っている。新たに、細胞電位記録と薬液投与を同時に実現するデバイス構造、生体組織内において3次元細胞電位分布取得を可能とする微細プローブ電極の3次元構造化、及び細胞電位用ICの同一基板上へ集積化に着手した。
(1)薬液投与用のマイクロチューブアレイをシリコン酸化膜で製作するプロセスを確立した。また、これらの薬液チューブアレイを電位記録プローブと同一基板上に集積化するプロセスを確立し、細胞電位記録と薬液投与を同時に実現するデバイス構造を新たに提案・実現した。製作したデバイスの評価として、チューブ薬液吐出特性、機械的特性を考察し、実際の生理実験で使用できることを示した(図5)。これらの研究成果に関しては、国際会議、研究論文(1件は新規性、重要性、将来の研究への潜在的ポテンシャルなどの観
点をもとに英国物理学会(IOP)の Editor が選抜する“IOP Select”に選出される)で発表した。
(2)微細プローブ電極アレイの3次元構造の実現のため、3次元形状用のリソグラフィプロセス、結晶成長の観点での議論、及びシリコン再結晶成長モデルの適用により、プローブの3次元化プロセスを確立した。デバイス製作として、このような長さの異なる3次元プローブを既存のICプロセスにより配線チップ上に形成、またプローブの電気特性、機械的特性を評価し、実際の生理実験で試用できることを示した(図6)。これらの研究成果に関しては、国際会議、研究論文6)として発表した。
(3)学内ICプロセスを用いて、同一シリコン基板上に信号処理回路として神経電位測定用のインピーダンス変換回路を搭載するテーマを進めた。実際の生理実験を考慮し、チップ被覆、実装までを行い生体同様の生理溶液中での電気的特性を検討した。回路設計と同様の増幅率を確認し、更に細胞外電位100μV以下の電位取得にも成功している。

概要図

図5 電位記録マイクロプローブ、薬液マイクロチューブのNMOS FET集積化

図5 電位記録マイクロプローブ、薬液マイクロチューブのNMOS FET集積化

図6 生体組織内3次元細胞電位分布取得用プローブ電極アレイ

図6 生体組織内3次元細胞電位分布取得用プローブ電極アレイ

論文等

  1. 6) Md. Shofiqul Islam, T. Kawashima, K. Sawada and M. Ishida : “High-yield growth of p-Si microprobe arrays by selective vapor–liquid–solid method using in situ doping and their properties,” Journal of Crystal Growth, Vol. 306, Issue pp. 276-282, 2, 15 August (2007),

関連特許

関連リンク

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