【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KT2309
利用課題名 / Title
MEMS共振器リザバーによる不整脈検知
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
ニューロモルフィックデバイス,物理リザバーコンピューティング,非線形振動子,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,3D積層技術/ 3D lamination technology,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
霜降 真希
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
島 康介
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-103：レーザー直接描画装置
KT-107：厚膜フォトレジスト用スピンコーティング装置
KT-119：両面マスク露光&ボンドアライメント装置
KT-234：深堀りドライエッチング装置（１）
KT-212：シリコン酸化膜犠牲層ドライエッチングシステム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究では，心電図をモニタリングするウェアラブルデバイスに搭載可能なエッジAIとして，MEMS共振器を用いた物理リザバーコンピューティング（Physical Reservoir Computing: PRC）の実装を目指している．本モデルでは，MEMS共振器の非線形な入出力関係を用いて機械学習におけるデータの変換を代替する．これにより，単純な線形回帰のみを用いて学習を実行できるため，計算コストの大幅な削減と個人ごとの特徴に応じた高速な学習が可能である．本報告では，デバイスの作製プロセスと作製結果，および共振特性の評価結果について示す．
実験 / Experimental
電極層およびデバイス層のパターニングのため、それぞれレーザー直接描画装置（KT-103）を用いてフォトマスクを作製した。まず、SOIウエハ上にクロム/金からなる電極層をEB蒸着装置により成膜した後、両面マスク露光装置（KT-119）を用いてリソグラフィを行い、電極層のパターンを形成した。次に、デバイス層についても同様にリソグラフィを行い、深堀ドライエッチング装置（KT-234）によって加工を施した。最後に、シリコン酸化膜犠牲層ドライエッチングシステム（KT-212）を用いて構造をリリースした。
結果と考察 / Results and Discussion
作製したデバイスの光学顕微鏡による観察図をFig.1に示す．設計段階の最小線幅は3μmであったが、作製結果は2.7μm程度に減少していた．またFig.2に駆動電圧を変化させた際の共振特性の測定結果を示す．小振幅駆動時における特性から共振周波数が11.06kHzであることが読み取れた．また，大振幅駆動では周波数の上方スイープ（図の実線）と下方スイープ（破線）における経路が異なるヒステリシス特性が観測された．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 作製したMEMS共振器デバイス
Fig.2 様々な駆動電圧振幅に対する共振特性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Kosuke Shima, Improved Learning Performance in Physical Reservoir Computing Using Coupled Triple MEMS Nonlinear Resonators, 2025 IEEE 38th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), , 546-549(2025).
DOI: 10.1109/MEMS61431.2025.10918117
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 島 康介，竹村 拓樹，バネルジー アミット，廣谷 潤，土屋 智由 MEMS非線形振動子アレイを用いた物理リザバーコンピューティングにおける学習の多元化 日本機械学会2024年度年次大会, 愛媛大学，2024年9月8 -11日，J224-04
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件