人工網膜チップ

Eye Chip/artificial eyes chip/Artificial Silicon Retina chip

人工網膜LSI/視覚チップ

人間の目の網膜のように画像を認識する機能を持った半導体チップの総称。1990年に三菱電機がガリウム(化学記号/Ga)ヒ素の基盤に受光素子を格子状に並べ、画像を投射すると光を感じたところの素子だけが電気信号を流し認識する半導体を考案し、1993年に基本技術を発表した。論理的にはビデオカメラに搭載されているCCDより認識スピードが80倍以上を実現できるといわれ、未来のデジタルビデオカメラに採用される次世代画像認識素子として注目されている。しかし、現在のところ精度を上げるにはCCDより製造コストが高いというネックもある。
米国でも研究されているが、今のところ三菱電機の半導体が最も実用化に近いとされていが、CCDを利用したシステムに比べ画像処理は10倍以上高速で、消費電力も10分の1以下に低減した人工網膜チップICの製品化に成功し、任天堂のゲーム機への大量採用が決まったため、汎用製品として1998年2月1日から1個3000円でサンプル出荷した。
この人工網膜チップICは、128×128画素の画像センサー部と、輪郭抽出、感度可変などの画像処理部を1チップ化し、16ピンの小型透明パッケージに搭載されている。現在のところCCDに比べて解像度は低いが、別のシステムで計算する画像認識をチップ内で1mm/ps以下で処理できる。今後、月産100万個の量産を計画している。
三菱電機は1998年11月5日に人工網膜LSIを搭載し、低コストで容易にホームセキュリティ環境が構築できるスペクトラム拡散通信方式に基づいた無線小型カメラ「スーパーネット人工網膜カメラ」を開発した。あらかじめ必要な情報だけをカメラから取り出して処理するのでパソコンなどのホスト側の負担が軽くなる。ボルチモアにあるジョンズ・ホプキンズ大学(Johns Hopkins University)のラルフ・エティエン=カミングズ(Ralph Etienne-Cummings)電子・コンピューター工学(electrical and computerengineering)助教達の研究者グループも中央部分(中心窩)の解像度が高く、比較的解像度の低い周辺視野では動く物体の位置を探知する動物の網膜のはたらきを模倣した監視警備や、ロボットのガイド、外科手術の補助まで利用できる人工網膜チップを開発した。詳細情報はURL(http://www.ece.jhu.edu/)で知ることができる。
また、カナダのオタワ大学病院(colleagues at the University of Ottawa Hospital)のメイ・グリフィス(May Griffith)を中心とする研究グループは1999年12月9日に、ヒトの角膜を構成する主な3つの層のそれぞれから取り出した細胞を利用して、子宮頸ガンの原因と言われる疣ウイルス(wart viruses)や、サルが保有し、人間に感染するとガンを引き起こすと言われるSV40ウイルス、風邪や重い呼吸器疾患の一因となるアデノウイルス(adenovirus)などを使用して、ヒトの角膜の細胞群を実験環境で成長させ、新たな人工角膜を開発したと発表した。同時に、人工角膜が外からの刺激にどう反応するかの実験も実施され、インターロキン-1(interleukin-1)やインターロキン-6(interleukin-9)など様々な防衛物質や炎症物質を作り出し、VEGF(血管内皮成長因子/Vascular Endothelial Growth Factor)の製造など、ダメージを受けた細胞を交換するための指令も出したと報告した。タムラ製作所が筐体を製作し、タクミがソフトを開発した、非接触式入力システムの三菱電機が開発した人工網膜センサ・モジュールを使用し、画面にアニメーションによるキャラクターが登場し、お手本となるダンスを4小節ほど踊ってくれ、プレイヤーはそれを覚えて踊る業務用体感ダンスゲーム 「恋のパラパラ大作戦」をナムコが全面プロデュースして、2000年7月24日から全国の直営店などに導入を開始した。
「恋のパラパラ大作戦」は、お手本通りに踊れているとパラメーターが上昇し、間違えると下降する。1曲終了後にパラメーターがクリアゾーンに達していなければゲームオーバーとなる。通信機能も搭載され、筐体2台をリンクして2名でダンスの優劣を競うこともできる。通産省(当時)と厚生省(当時)は2001年4月から、国内で年間約1万6000人が病気で中途失明し、それを苦にした自殺も増加傾向にあるというから、網膜の機能が衰えて失明した高齢者らの視覚を取り戻すため、半導体の一種で、光を電気信号に変える光ダイオードなどを網膜に埋め込み、微弱電流を神経細胞に伝える「人工視覚機器」の研究開発に乗り出すということである。三菱電機は2001年3月22日に、人の網膜機能の概念を利用した人工網膜チップLSIを使って、画素数10万のモバイル機器搭載用超小型カラーカメラモジュール「M64271Y」を開発したと発表した。「M64271Y」は相関二重サンプリング(CDS回路)を使い、周辺回路の内蔵と低電圧化(2.8ボルト)、低消費電力化(45ミリワット)を実現している。2001年5月からサンプル出荷を始めると発表し、8月から量産する。詳細情報はURL(http://www.melco.co.jp/news/2001/0322-b.htm)で知ることができる。
三菱電機は2001年4月24日に、目、鼻、口などのパーツの特徴点を検出する機能がある人工網膜LSIで撮影した画像を、チップ内に搭載した画像処理機能で似顔絵に変換する技術を開発したと発表した。同時に笑い顔、泣き顔、漫画風などに加工することもできる。詳細情報はURL(http://www.melco.co.jp/news/2001/0424.htm)で知ることができる。イリノイ州のOptobionics社は2000年6月28日の手術に続いて、視力回復を目的として2001年7月30日に、米国のイリノイ州のCentral DuPage Hospitalと、シカゴのRush-Presbyterian St. Luke's HospitalでOptobionics社が開発したシリコン製人工網膜チップ(Artificial Silicon Retina chip)を網膜損傷患者3人の眼球に埋め込む手術が行われたことを発表した。詳細情報はURL(http://www.optobionics.com/010730pressrelease.htm)または、URL(http://www.optobionics.com/faq.htm)または、URL(http://www.optobionics.com/000630pressrelease.htm)で知ることができる。
米国のフロリダ州で開催された眼科の学会ARVO(Association for Research in Vision and Ophthalmology/視覚と眼科学研究協会会議)で、南カリフォルニア大学(USF/University of South California)のMark S. Humayun教授をはじめとする研究者らがFDA(米食品医薬品局)の承認を受けて3人の被験者にチップを埋め込み、視覚障害者の網膜に電極を埋め込んで電気信号を送り、長期間にわたって一定の視力を回復することに成功したと発表した。詳細情報はURL(http://www.usc.edu/about/health_care/humayun.html)で知ることができる。
米国のGAO(General Accounting Office/米国連邦会計監査院)はCCTV(監視カメラ/Closed-Circuit Television)を利用したモニタリングの効果についてレポート「Video Surveillance: Information on Law Enforcement's Use of Closed-Circuit Television to Monitor Selected Federal Property in Washington, D.C. GAO-03-748」を公開した。詳細情報はURL(http://www.gao.gov/cgi-bin/getrpt?GAO-03-748)で知ることができる。
南カリフォルニア大学のケック医科大学眼科学(Keck School of Medicine of the University of Southern California)のマーク・フマユーン(Dr. Mark Humayun)教授達のグループは、すでに3人の被験者に超小型ビデオカメラのついたメガネを提供し、このビデオカメラが、被験者の耳の後ろに埋め込まれたれたワイヤレス・レシーバー経由で4×5mmの移植された16個の電極を含む人工網膜に信号を送り、信号は、電極により、被験者の目に残っている正常な網膜細胞を刺激することで画像が再生され、その情報が視覚神経を通じて脳に届けられる実験に成功している。詳細情報はURL(http://www.usc.edu/hsc/doheny/news/ophthalmologists.htm)で知ることができる。
また、オーストラリアのニューサウスウェールズ大学(the University of New South Wales)の研究者ナイジェル・ラベル(Nigel Lovell)は、100個の電極からなる人口網膜の移植に取り組み、米国のオプトバイオニクス(Optobionics)社のアラン・チョウ(Dr. Alan Chow)は、4000〜5000個の極小の太陽電池を含むシリコンチップ製の網膜を開発している。さらに、ビジョンケア・オフサルミック・テクノロジーズ(VisionCare Ophthalmic Technologies)社では、で、片方の目だけに豆つぶぐらいの大きさの「IMT(Implantable Miniature Telescope/移植式超小型テレスコープ」を移植する研究開発をしている。ドーベル研究所(Dobelle Institute)でも、外部カメラを使い、視覚野に付けた電極を介して直接脳に信号を伝達する「brain implant」という研究開発を実施している。詳細情報はURL(http://www.gsbme.unsw.edu.au/lovell.htm)または、URL(http://www.optobionics.com/theeye.htm)または、URL(http://www.visioncareinc.net/homepage.html)または、URL(http://www.visioncareinc.net/technology.html)または、URL(http://www.dobelle.com/)で知ることができる。
理化学研究所は2004年2月27日に、理研ニュース別冊として、「なるほど!脳の中身が見えてきた!」のPDF版を公開した。詳細情報はURL(http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/news/special/pdf/0402.pdf)で知ることができる。ナムコとバンダイは2005年5月2日に、2005年9月29日に持株会社「バンダイナムコホールディングス」を設立し、経営統合すると正式に発表した。詳細情報はURL(http://www.namco.co.jp/pr/release/51/51-050502.pdf)または、URL(http://www.namco.co.jp/pr/release/51/51-050502refer.pdf)または、URL(http://www.bandai.co.jp/releases/images/3/21567.pdf)で知ることができる。
経済産業省製造産業局日用品室は2005年9月22日に、バンダイおよびナムコから2005年9月20日付けで提出された「事業再構築計画」について、産業活力再生特別措置法第3条第6項の規定に基づき審査した結果、同法第2条第2項第1号に規定する事業の構造の変更及び同項第2号に規定する事業革新を行う者として同法で定める認定要件を満たすと認められたため、2005年9月22日付けで事業再構築計画の認定を行ったと報告した。詳細情報はURL(http://www.meti.go.jp/press/20050922003/20050922003.html)で知ることができる。
申請から2日で認定されたことになる。大阪大医学系研究科の田野保雄教授、不二門尚教授らのグループは、被験者が人工網膜で光を感じる眼球に埋め込む人工網膜チップの開発に成功し、「網膜色素変性症」の患者2人の同意を得て眼球の裏にあって網膜を包んでいる強膜(厚さ約1mm)に手術ですき間を作り、縦横3個ずつ計9個のプラチナ電極がついている3mm角の人工網膜チップを埋め込んでチップのそれぞれの電極に外部から電気を流すと、網膜が光を感じたときと同じような電気信号が視神経に伝達され、「光」として感じる臨床試験を実施し、その結果を感覚器障害研究成果発表会で2006年2月16日に発表した。経済産業省は2006年2月23日に、バンダイナムコホールディングス、バンダイおよびナムコから2006年2月20日付けで提出された「事業再構築計画」について、産業活力再生特別措置法第3条第6項の規定に基づき審査した結果、同法第2条第2項第1号に規定する事業の構造の変更及び同項第2号に規定する事業革新を行う者として、同法で定める認定要件を満たすと認められ、事業再構築計画の認定をしたと報告した。詳細情報はURL(http://www.meti.go.jp/press/20060223003/20060223003.html)で知ることができる。


三菱電機の「スーパーネット人工網膜カメラ」
スーパーネット人工網膜カメラぼ構成図
半導体が支えるマルチメディアの世界
マイクロプロセッサーの発達史
1999年と2000年の10月、11月、12月のウイルス比較とその種類
モバイル機器搭載用超小型カラーカメラモジュール「M64271Y」
三菱電機の人工網膜チップを利用した似顔絵
似顔絵の変形
2001年5月にCSISが発表したマイクロチップとスーパーコンピュータ
Optobionics社のシリコン製人工網膜チップ埋め込み解説図
Optobionics社のシリコン製人工網膜チップ埋め込み-1
Optobionics社のシリコン製人工網膜チップ埋め込み-2
Optobionics社のシリコン製人工網膜チップ埋め込み手術
2000年6月28日に手術を実施したJose Pulido、Gholam Peyman、Alan Chow
Ulrik Christensenが公開した「モバイル環境の中における労働環境」
「高齢者のIT利用特性データベースの構築等基盤設備整備事業について」
2002年9月27日に経済産業省が発表した高齢者のIT利用特性実験概要
2002年9月27日に経済産業省が発表した高齢者のIT利用特性研究
高齢者のIT利用特性-1
高齢者のIT利用特性-2
GAOが2003年6月26日に公開したCCTVを利用したモニタリングの効果レポート
カリフォルニア大学のケック医科大学眼科学のDr. Mark Humayun教授とEugene de Juan, Jr.
Optobionics社のDr. Alan Chowが開発しているシステム
VisionCare Ophthalmic Technologies社のIMTとそれを埋め込んだ目
ドーベル研究所が開発しているシステム
Illustrirte Zeitung1847年3月20日号に掲載された整形手術-1
Illustrirte Zeitung1847年3月20日号に掲載された整形手術-2
Illustrirte Zeitung1847年3月20日号に掲載されたこれ以上の不幸はない整形手術
Illustrirte Zeitung1847年3月20日号に掲載された馬鹿げた治療
Illustrirte Zeitung1852年4月17日号に掲載された眼鏡
Illustrirte Zeitung1853年1月15日号に掲載された世界で最初の布製呼吸マスク
Illustrirte Zeitung1853年3月5日号に掲載されたDresdenの病院-1
Illustrirte Zeitung1853年3月5日号に掲載されたDresdenの病院-2
Illustrirte Zeitung1853年11月26日号に掲載された脈拍計
HEADS-UPのヘッド・マウント・ディスプレイ装置
HEADS-UPのヘッド・マウント・ディスプレイで生成された画像
HEADS-UPを装着した写真
HEADS-UPを装着して実験中の画像
HEADS-UPでの障害物認識映像
Illustrirte Zeitung1854年8月12日に掲載されたDr.Jaegerの視力検査機器
Illustrirte Zeitun1854年8月12日に掲載されたDr.Klaunigの視力検査機器
Illustrirte Zeitung1854年8月12日に掲載されたDr.Klaunigの視力検査
Illustrirte Zeitung1854年8月12日に掲載されたEpkensDondersの視力検査機器
Illustrirte Zeitung1854年8月12日に掲載されたProf.Helmholzの視力検査機器
Illustrirte Zeitung1854年8月12日に掲載されたProf.Helmholzの視力検査ガラス
Illustrirte Zeitung1856年1月26日に掲載された化学者Justus von Liebig
ミュンヘンのJustus von Liebig研究所
Justus von Liebigの階段教室
Illustrirte Zeitung1856年5月10日に公開された分解画像眼鏡広告
ステレオ眼鏡広告
ナムコが2005年5月2日公開したリリース
バンダイが2005年5月2日公開したリリース
バンダイナムコグループの経営戦略について
バンダイおよびナムコの産業活力再生特別措置法に基づく事業再構築計画の認定について
バンダイナムコホールディングス、バンダイ、ナムコの事業再構築計画の認定報告