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MEMSと電子回路の集積化技術とそれを用いた先進デバイスの研究

 開発者らは、様々なMEMS物理センサと電子回路を集積したデバイスやMEMSバイオ科学センサと電子回路を集積化したスマートバイオチップなど、独創性、有効性がある先進的なデバイスの研究に取り組んできた。たとえばシリコンマイクロプローブMEMSセンサとMOSアレイデバイスや低雑音信号アンプを集積化することで、細胞間隔でその電位を計測できるデバイスを開発し、生体細胞電位の2次元的な分布を計測するという画期的な成果を挙げた。また、電気化学センサ、マイクロバイオリアクタと、シリコン集積回路で作成したポテンションスタット、信号処理回路を一体化したセンサシステムや、CCD/CMOSイメージセンサ技術を用いて、2次元のプロトンイオンの分布をリアルタイムに画像化するバイオイメージセンサチップを実現している。

 「安心・安全な社会」の要請と「IT社会」の進展により、「理想のユビキタス社会実現」が世界の重要な課題となっている。そのなかでも種々の情報を的確に取り入れる「センシング分野の進展」が強く望まれている。センシングは、外界の情報を取り込むデバイスとしてのセンサがまず重要であり、その信号処理、データ蓄積、必要なデータの採掘(マイニング)、加工、そして人へのわかりやすい情報伝達となる。ユビキタスセンサーネット社会では、情報を取り入れるのみのいわゆる従来形センサではなく、センサ部分と信号処理、データの発信までを一体化したインテリジェントセンシングチップ(スマートセンサチップ)が必要となってきている。これを実現するのがセンサ/MEMSと集積回路の融合であり、1チップ化である。もちろんこれはシリコン基板上に、LSI技術を用いて実現することになる。開発者らは、世界に先駆けてLSiとセンサ融合の重要性を見いだし、物理センサ、バイオセンサの分野で進歩的なスマートセンサチップを提案し、実証してきた。


 本研究の成果に対して、電気学会は、2009年、石田誠(豊橋技術科学大学)、澤田和明(豊橋技術科学大学)に電気学会振興賞(進歩賞)を贈った。

文献

[1] M. Ishida, T. Kawano, H. Takao and K. Sawada、Silicon Smart Microchips for Intelligent Sensing、2008 Symposium on VLSI Technology, Plenary SessionⅠ, 1.2, pp. 6-9,2008
[2] M. Ito, N. Okada, M. Takabe, M. Otonari, D. Akai, K. Sawada and M. Ishida、High sensitivity ultrasonic sensor for hydrophone applications, using an epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 film grown on SrRuO3/Pt/γ-Al2O3/Si、Sensors and Actuators A, Vol. 145-146, pp. 278-282,2008
[3] K. Takei, T. Kasashima, T. Kawano,, H. Takao, K. Sawada and M. Ishida、Integration of out-of-plane silicon dioxide microtubes, silicon microprobes and on-chip NMOSFETs by selective vapor-liquid-solid growth、Journal of Micromechanics and Microengineering, 18/035033(9pp),2008
[4] K. Sawada, C. Oda, H. Takao and M. Ishida、Smart Microfluidic Electrochemical DNA Sensors with Signal Processing Circuits、Jpn. J. Appl. Phys, Vol.46, pp. 3135-3138,2007
[5] T. Hizawaa, K. Sawadaa, H. Takao and M. Ishida、Fabrication of a two-dimensional pH image sensor using a charge transfer technique、Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 117, No2, pp.509-515,2006

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