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Realization of multi-modal ion image sensor to clarify interaction of neurotransmitters

Research Project

Project/Area Number 18H03778
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

Sawada Kazuaki  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40235461)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥44,590,000 (Direct Cost: ¥34,300,000、Indirect Cost: ¥10,290,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2018: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Keywordsマルチモーダルセンサ / バイオセンサ / 半導体センサ / バイオイメージセンサ / イオンイメージセンサ / マルチモーダル / 神経伝達物質 / 溶存酸素 / アレイ / CMOSイメージセンサ / 集積化センサ
Outline of Final Research Achievements

We have developed a bio-imaging sensor that can acquire more than four kinds of neurotransmitters, ions, and gases with a spatial resolution of less than 5 microns and a temporal resolution of 2 msec. Since conventional microscopes acquire only a single type of information as optical information, it is difficult to understand events that occur in real space because of the interaction of physical and chemical phenomena. By utilizing this sensor, it is possible to visualize the release phenomena of other neurotransmitters that occur simultaneously with the release of a certain ion, while maintaining microscopic positional and temporal information, and thereby elucidate the correlation and expression mechanisms of phenomena that could not be understood before.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1つ1つの細胞は周辺の同種及び異種細胞等、非常に多くの細胞とコミュニケーションをとることにより、組織、器官として機能する。従って細胞内の理解だけでなく、各細胞外の微小環境を理解することが生物学の大きな課題であった。本イオンイメージセンサは、非標識複数分子の時空間解析をin situで可能とするものであり、これにより細胞外微小環境の高感度イメージングが可能となる。細胞外微小環境の理解は、脳科学を含む生物学分野の大きなテーマであることから、本成果はこのテーマを支える新産業の創出に繋がり、また同時に生物学における新分野の創成に貢献できる。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (88 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 8 results) Presentation (73 results) (of which Int'l Joint Research: 24 results,  Invited: 6 results) Book (2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] A Multimodal Sensing Device for Simultaneous Measurement of Dissolved Oxygen and Hydrogen Ions by Monolithic Integration of FET-Based Sensors2022

    • Author(s)
      Toshihiko Noda, Sylvia Mei Lin Loo, Yoshiko Noda, Daisuke Akai, Takeshi Hizawa, Yong-Joon Choi, Kazuhiro Takahashi and Kazuaki Sawada
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: Vol.22,No.17 Issue: 17 Pages: 06669-06669

    • DOI

      10.3390/s22176669

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    • Author(s)
      Hideo Doi , Tomoko Horio , Yong-Joon Choi , Kazuhiro Takahashi , Toshihiko Noda and Kazuaki Sawada
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: Vol.22, Issue1 Pages: 75-75

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    • Author(s)
      Doi H, Parajuli B, Horio T, Shigetomi E, Shinozaki Y, Noda T, Takahashi K, Hattori T, Koizumi S, Sawada T.
    • Journal Title

      Sens Act B: Chemical

      Volume: 335 Pages: 129686-129686

    • DOI

      10.1016/j.snb.2021.129686

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      Horiuchi Hiroshi、Agetsuma Masakazu、Ishida Junko、Nakamura Yusuke、Lawrence Cheung Dennis、Nanasaki Shin、Kimura Yasuyuki、Iwata Tatsuya、Takahashi Kazuhiro、Sawada Kazuaki、Nabekura Junichi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 712-712

    • DOI

      10.1038/s41467-020-14571-y

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    • Author(s)
      Yoshimi Tatsuya, Okuno Alato, Sato Daisuke, Takikawa Osamu, Hattori Toshiaki, Sawada Kazuaki
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: 68 Issue: 10 Pages: 783-791

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.68.783

    • NAID

      130007742410

    • ISSN
      0525-1931
    • Year and Date
      2019-10-05
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      You-Na Lee, Takeshi Araki, Yasuyuki Kimura, Fumihiro Dasai, Tatsuya Iwata, Kazuhiro Takahashi and Kazuaki Sawada
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      IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems

      Volume: 13, Issue2 Issue: 2 Pages: 352-363

    • DOI

      10.1109/tbcas.2019.2895069

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      Toshiaki Hattori, Fumihiro Dasai, Hikaru Sato, Ryo Kato and Kazuaki Sawada
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 19, No.7 Issue: 7 Pages: 1582-1582

    • DOI

      10.3390/s19071582

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      Tatsuya Iwata, Sinya Mizutani, Koichi Okumura, Yuki Okumura, Kazuhiro Takahashi, and Kazuaki Sawada
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      Volume: 30 Issue: 10 Pages: 2359

    • DOI

      10.18494/SAM.2018.1947

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2018-10-25
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    • Author(s)
      Matsuba.S, Kato.R, Okumura.K, Sawada.K, Hattori.T
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 34 Issue: 5 Pages: 553-558

    • DOI

      10.2116/analsci.17P552

    • NAID

      130006733524

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Year and Date
      2018-05-10
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  • [Journal Article] Ion image sensors and their application for visualization of neural activity2018

    • Author(s)
      Kazuaki Sawada and Toshiaki Hattori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57, No.10 Issue: 10 Pages: 1002A2-1002A2

    • DOI

      10.7567/jjap.57.1002a2

    • NAID

      210000149679

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      澤田和明
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      Hideo Doi, Tomoko Horio, Bijay Parajuli, Eiji Shigetomi, Youichi Shinozaki, Yong-Joon Choi, Toshiaki Hattori, Kazuhiro Takahashi, Toshihiko Noda, Schuichi Koizumi, Kazuaki Sawada
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      Mizuki Odaira, Yukihiro Tatsumi, Kensuke Murakami, Ken Ogasahara, Satoshi Shimizu, Yong Joon Choi, Kazuhiro Takahashi, Toshihiko Noda, and Kazuaki Sawada
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      加藤 萌,土井英生,堀尾智子,崔 容俊,高橋一浩,服部敏明,野田俊彦,澤田和明
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      間所 麻衣, 堀内 浩, 小林 知子, 木村 安行,堀尾 智子, 土井 英夫, 崔 容俊, 高橋 一浩, 野田 俊彦, 鍋倉 淳一, 澤田 和明
    • Organizer
      2022年 第83回応用物理学会秋季学術講演会
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      加藤 萌, 土井 英生, 堀尾 智子, 崔 容俊, 高橋 一浩, 服部 敏明, 野田 俊彦, 澤田 和明
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      間所麻衣,木村安行,堀尾智子,堀内 浩,石川知子,土井英生,崔 容俊,高橋一浩,野田俊彦,鍋倉淳一,澤田和明
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      土井 英生,Bijay Parajuli,堀尾 智子,繁冨 英治,篠﨑 陽一,崔 容俊,服部敏明,高橋 一浩,野田 俊彦,小泉 修一,澤田 和明
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      澤田和明、大平瑞季
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      澤田和明、大平瑞季
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-157309
    • Filing Date
      2022
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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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