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広島大学ナノデバイス・バイオ融合科学研究所

Research Institute for Nanodevice and Bio Systems
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


所長
寺本 章伸
Teramoto, Akinobu
キーワード
ナノ集積科学、集積システム科学、分子生命情報科学、集積医科学
住所
〒739-8527
広島県東広島市鏡山1-4-2
ナノエレクトロニクス・バイオメディカル融合技術の研究と人材育成

本研究所は1986年に設立された「集積化システム研究センター」を前身として、1996年に設立された「ナノデバイス・システム研究センター」を2008年に改組して創設されました。2016年に東京医科歯科大学生体材料工学研究所、東京工業大学未来産業技術研究所、静岡大学電子工学研究所とともにネットワーク型の全国共同利用・共同研究拠点「生体医歯工学共同研究拠点」として、文部科学大臣認定されました。本研究所ではスーパークリーンルームを活用する半導体微細加工技術や回路システムを研究する半導体ナノエレクトロニクスとバイオテクノロジーやメディカルサイエンスを研究する分子生命情報科学と集積医科学を融合した研究を推進しています。社会に貢献する新しい技術の研究開発と時代の要求に応える人材を育成するために、国内外の大学や企業と共同研究を推進しています。

令和2年度の研究活動内容及び成果


半導体集積回路技術をバイオメディカル・技術開発に展開した新しい技術研究
  • 半導体集積回路とアンテナ・電波伝送による乳がん検出レーダー技術開発を行っています。 ポータブル乳癌イメージング装置を開発し、パイロット臨床試験を実施し高い感度を実証しました(図1)。さらなる小型化のため、マイクロ波インパルスレーダーをシングルチップ半導体集積回路(65nm-CMOS-LSI)で試作しました。
  • 放射線耐性が大きく、原子炉での廃炉作業や放射線医療に使用できるシリコンカーバイド(SiC)半導体デバイスの研究開発を進めています(図2)。1画素あたり3つのSiC MOSFETとSiフォトダイオードを組み合わせたハイブリッド型イメージセンサなどを提案し、実証研究を進めています。これらに加えて基礎研究としてSiC MOSFETの反転層移動度向上技術などの研究を進めており、令和2年度はMater. Sci. Semicond. Process誌などの論文誌に掲載されました。
  • 大腸拡大内視鏡画像データをもとに、AIを用いて病変の進行度を定量化し、医師の診断をサポートするシステムを開発しています。内視鏡画像の広島大学所見分類に対して、病理組織学診断結果と約90%以上、内視鏡専門医師の診断結果と約90%以上の一致を達成しましたFPGA上にシステムを実装し、FHD(1920×1080画素)画像のリアルタイム(30fps)での16領域同時認識を実現しました(図3)。
  • 魚のバイオリフレクターの研究を推進しています。グアニン微小板の内部に存在するナノストラクチャーに関する研究を行っています。グアニン微小板がフォトニック・ナノホール素子としてOn Chipイメージングに利用可能であることを示しました。さらに、グアニン微小板の利用法や、人工的なグアニン結晶作成法に関しても明らかにしました。

図1.パイロット臨床試験結果.(a)仰臥計測方法. (b)乳癌検出のイメージ.(c)乳癌検出の3次元イメージ. (d)MRI 断層画像(参考).

図1.パイロット臨床試験結果.(a)仰臥計測方法. (b)乳癌検出のイメージ.(c)乳癌検出の3次元イメージ. (d)MRI 断層画像(参考).

図2.450℃でも動作可能なSiCアンプ回路

図2.450℃でも動作可能なSiCアンプ回路

図3.AIを用いた病変進行度の定量化による大腸内視鏡検診の診断支援

図3.AIを用いた病変進行度の定量化による大腸内視鏡検診の診断支援

社会との連携


産業界や海外の大学と連携した学生・研究員の交流

ナノデバイス・バイオ融合科学研究所は我が国の産業界からの研究員を受け入れてスーパークリーンルームを活用した半導体微細加工技術の共同研究を推進するとともに、米国、欧州、アジアの大学との部局間交流協定により、半導体技術、集積回路、無線通信、バイオテクノロジー、メディカルサイエンスの分野で学生の留学や研究員および教員の滞在を通し、連携して先進技術の融合研究を推進しています。令和2年度はコロナ禍のため、海外交流やクリーンルームの外部使用者を大幅に制限せざるを得ませんでしたが、学外のクリーンルーム内作業の需要に対しては試作支援という形でできる限り対応しました。毎年行っているCMOSトランジスタ・IC作製実習についても参加人数が減少しましたが、7名(ナノテクプラッフォーム学生研修の学生3名、半導体実践講座実習の社会人4名、内外国人5名)が参加しました。回路設計は各自が行い、データを大学に転送してマスクパターンを作製し、クリーンルームでの試作プロセス及びデバイス測定は、オンラインで作業内容をリアルタイム配信しながら説明することにより実施しました。

 

ナノデバイス・バイオ融合科学研究所スーパークリーンルーム

ナノデバイス・バイオ融合科学研究所スーパークリーンルーム

スウェーデン王立工科大学(Kungl. Tekniska högskolan, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden)との部局間協定を延長し、再締結の調印式を行いました。<br /> (左)スウェーデン王立工科大学で調印を行ったProf. Stefan Östlund(Vice President for global relations) 、(右)広島大学で調印を行った東清一郎 前所長

スウェーデン王立工科大学(Kungl. Tekniska högskolan, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden)との部局間協定を延長し、再締結の調印式を行いました。
(左)スウェーデン王立工科大学で調印を行ったProf. Stefan Östlund(Vice President for global relations) 、(右)広島大学で調印を行った東清一郎 前所長

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