Implementation of intelligent integrated bio-imaging system

• Project/Area Number: 19206041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: YAGI Tetsuya Osaka University, 工学研究科, 教授 (50183976)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OSANAI Makoto 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (90286419) ; SHIMONOMURA Kazuhiro 立命館大学, 理工学部, 准教授 (80397679)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥46,410,000 (Direct Cost: ¥35,700,000、Indirect Cost: ¥10,710,000); Fiscal Year 2009: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2008: ¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000); Fiscal Year 2007: ¥24,960,000 (Direct Cost: ¥19,200,000、Indirect Cost: ¥5,760,000)
• Keywords: バイオイメージング / 集積イメージングデバイス / リアルタイム処理 / カルシウム測光 / フィードバック刺激 / 電気刺激 / レーザー刺激 / イメージセンサー / 光刺激 / 薬物投与 / CMOSイメジャー / バイオアッセイ / 実時間処理 / フィードバック / 神経細胞 / 心筋細胞

Research Abstract

We devised an intelligent bio-imaging device (IID) consisting of a charge-coupled device (CCD) chip and Field programmable Gate Array (FPGA) circuits. IID is able to not only capture the bio-images but also calculate the locations and patterns of fluorescent changes in the image. Mounting IID and a multi-electrode stimulation apparatus on the microscope, we developed a prototype of novel bio-assay system with which we can automatically give feedback stimulations on nervous and muscle tissues in real time to study their physiological properties.

Research Products

• [Journal Article] In vivo optical measurements of cortical response evoked by electrical stimulation in the mouse visual cortex. (2010)
  • Author(s): Okazaki Y., Sawai H., Yagi T.
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 109 Pages: 119-122
  • NAID: 110008000925
• [Journal Article] 視覚野電気刺激によって誘発される光覚のシミュレーション. (2010)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 松岡優, Tamas Fehervari, 八木哲也
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 109 Pages: 363-366
  • NAID: 110008004327
• [Journal Article] In vivo optical measurements of cortical response evoked by electrical steimulation in the mouse visual cortex (2010)
  • Author(s): Okazaki Y, Sawai H, Yagi T
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 109 Pages: 119-122
• [Journal Article] 視覚野電気刺激によって誘発される光覚のシミュレーション (2010)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 松岡優, Tamas Fehervari, 八木哲也
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 109 Pages: 363-366
  • NAID: 110008004327
• [Journal Article] A mixed analog-digital vision sensor for detecting objects approaching on a collision course. (2009)
  • Author(s): kuno H., Yagi T.
  • Journal Title: Robotics and Autonomous Systems 57 Pages: 508-516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-time emulator of dynamical features of sustained and transient channels in the vertebrate retina. (2009)
  • Author(s): Hasegawa J., Yagi T.
  • Journal Title: in Proc 2009 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference Pages: 197-200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 実時間画像処理機能を備えた広ダイナミックレンジイメージセンサ (2009)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 今井快多, 八木哲也
  • Journal Title: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会, 講演論文集 18
• [Journal Article] 電位感受性色素を用いたマウス視覚野における視覚刺激応答のイメージング (2009)
  • Author(s): 畠堀貴秀, 橋本歩, 海藏博之, 岡崎祐香, 八木哲也
  • Journal Title: 第24回生体・生理工学シンポジウム論文集 Pages: 153-156
  • NAID: 10026378950
• [Journal Article] 視床下核電気刺激に対する神経応答のカルシウムイメージングによる計測, 第24回生体・生理工学シンポジウム (2009)
  • Author(s): 田村篤史, 八木哲也, 小山内実
  • Journal Title: 講演論文集 Pages: 161-164
• [Journal Article] マウス一次視覚野内電気刺激による皮質神経活動のin vivo膜電位感受性色素イメージング (2009)
  • Author(s): 岡崎祐香, 八木哲也
  • Journal Title: 第24回生体・生理工学シンポジウム演論文集 Pages: 7-160
  • NAID: 10026378957
• [Journal Article] A mixed analog-digital vision sensor for detecting objects approaching on a collision course (2009)
  • Author(s): Hirotsugu Okuno, Tetsuya Yagi
  • Journal Title: Robotics and Autonomous Systems 57 Pages: 508-516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-time emulator of dynamical features of sustained and transient channels in the vertebrate retina (2009)
  • Author(s): J.Hasegawa, T.Yagi
  • Journal Title: in Proc 2009 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference Pages: 197-200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-Time Emulation of Neural Images in the Outer Retinal Circuit (2008)
  • Author(s): Jun Hasegawa, Tetsuya Yagi
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences vol.58,no.7 Pages: 507-514
  • NAID: 10027711042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A visually guided collision warning system with a neuromorphic architecture (2008)
  • Author(s): H. Okuno, T. Yagi
  • Journal Title: Neural Networks vol.21 Pages: 1431-1438
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuromorphic VLSI vision system for real-time texture segregation (2008)
  • Author(s): Shimonomura, K, Yagi, T
  • Journal Title: Neural Networks Pages: 1197-1204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Binocular robot vision emulating disparity computation in the primary visual cortex. (2008)
  • Author(s): Kazuhiro Shimonomura, Takayuki Kushima, Tetsuya Yagi
  • Journal Title: Neural Networks 21 Pages: 331-340
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A visually guided collision warning system with a neuromorphic architecture (2008)
  • Author(s): Hirotsugu Okuno, Tetsuya Yagi
  • Journal Title: Neural Networks 21 Pages: 1431-1438
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-Time Emulation of Neural Images in the Outer Retinal Circuit (2008)
  • Author(s): Jun Hasegawa, Tetsuya Yagi
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences 58 Pages: 507-514
  • NAID: 10027711042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuromorphic VLSI vision system for real-time texture segregation (2008)
  • Author(s): Kazuhiro Shimonomura, Tetsuya Yagi
  • Journal Title: Neural Networks 21 Pages: 1197-1204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シリコン網膜とFPGAを用いた実時間並列画像処理 (2007)
  • Author(s): 井上恵介, 亀田成司, 八木哲也
  • Journal Title: 映像情報メディア学会誌 61(3) Pages: 316-324
  • NAID: 110006854552
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 網膜電気刺激に対する網膜および視覚野応答の光学計測 (2007)
  • Author(s): 小山内 実, 榮原 晴子, 澤井 元, 宋 文杰, 八木 哲也
  • Journal Title: 電気学会論文誌C 127(10) Pages: 1595-1602
  • NAID: 10019958372
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 人工視覚システム実現に向けた網膜電気刺激に対する神経節細胞応答の検証 (2007)
  • Author(s): 小山内 実, 北川 豊啓, 八木 哲也
  • Journal Title: 生体医工学 45(1) Pages: 63-69
  • NAID: 110006381538
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 網膜神経節細胞層ニューラルイメージの再構成-生体視覚系における画像通信のエミュレーション-. (2009)
  • Author(s): 眞田忠, 長谷川潤, 奥野弘嗣, 八木哲也
  • Organizer: 第3回ブレイン・バイオコミュニケーション研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-11-06
• [Presentation] CCDカメラ画像キャプチャ・処理ボード大脳皮質電極刺激によって誘発される知覚のシミュレーション (2009)
  • Author(s): 松岡優, Tamas Fehervai, 奥野弘嗣, 八木哲也
  • Organizer: 第3回ブレイン・バイオコミュニケーション研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-11-06
• [Presentation] 網膜神経節細胞層ニューラルイメージの再構成-生体視覚系における画像通信のエミュレーション- (2009)
  • Author(s): 眞田忠, 長谷川潤, 奥野弘嗣, 八木哲也
  • Organizer: 第3回ブレイン・バイオコミュニケーション研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-11-06
• [Presentation] 大脳皮質電極刺激によって誘発される知覚のシミュレーション (2009)
  • Author(s): 松岡優, Tamas Fehervai, 奥野弘嗣, 八木哲也
  • Organizer: 第3回ブレイン・バイオコミユニケーション研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-11-06
• [Presentation] Voltage Sensitive Dye Measurement of Responses Evoked by Electrical Stimulation in V1 and V2 in Mouse Visual Cortex. (2009)
  • Author(s): Fehervari T., Yagi T.
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2009
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] Voltage Sensitive Dye Measurement of Responses Evoked by Electrical Stimulation in V1 and V2 in Mouse Visual Cortex (2009)
  • Author(s): T.Fehervari, T.Yagi
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2009
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] eal-time emulator of dynamical features of sustained and transient channels in the vertebrate retina. (2009)
  • Author(s): Hasegawa J., Yagi T.
  • Organizer: 2009 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS 2009)
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] マウス一次視覚野内電気刺激による皮質神経活動のin vivo膜電位感受性色素イメージング. (2009)
  • Author(s): 岡崎祐香, 八木哲也
  • Organizer: 第24回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 視床下核電気刺激に対する神経応答のカルシウムイメージングによる計測. (2009)
  • Author(s): 田村篤史, 八木哲也, 小山内実
  • Organizer: 第24回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 電位感受性色素を用いたマウス視覚野における視覚刺激応答のイメージング. (2009)
  • Author(s): 畠堀貴秀, 橋本歩, 海藏博之, 岡崎祐香, 八木哲也
  • Organizer: 第24回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 視覚野神経回路網における興奮性と抑制性信号の動的競合特性 (2009)
  • Author(s): 志岐卓也, 田中哲史, 小山内実, 八木哲也
  • Organizer: 神経回路学会第19回全国大会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] ダイナミクスを考慮した網膜神経節細胞の時空間発火パターンの実時間再構成. (2009)
  • Author(s): 長谷川潤, 眞田忠, 八木哲也
  • Organizer: 神経回路学会第19回全国大会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Analog VLSI vision device for cortical implants. (2009)
  • Author(s): Yagi T., Shimonomura K., Okazaki Y., Okuno H., Osanai M., Hajime S.
  • Organizer: the 36th international congress of physiological sciences
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
• [Presentation] ロボット車両の衝突回避のための知能視覚システム. (2009)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 八木哲也
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2009
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 実時間画像処理機能を備えた広ダイナミックレンジイメージセンサ. (2009)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 今井快多, 八木哲也
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 眼球運動下における視覚細胞の時空間応答エミュレーションのためのロボットビジョン. (2009)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 長谷川潤, 八木哲也
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Analog VLSI vision device for cortical implants (2009)
  • Author(s): T.Yagi, K.Shimonomura, Y.OKazaki, H.Okuno, M.Osanai, S.Hajime,
  • Organizer: the 36th international congress of physiolo gical sciences
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
• [Presentation] Real-time emulator of dynamical features of sustained and transient channels in the vertebrate retina (2009)
  • Author(s): J.Hasegawa, T.Yagi
  • Organizer: 2009 IEEE Biomedical Circuits and Syste ms Conference (BioCAS 2009)
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] マウス一次視覚野内電気刺激による皮質神経活動のin vivo膜電位感受性色素イメージング (2009)
  • Author(s): 岡崎祐香, 八木哲也
  • Organizer: 第24回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 視床下核電気刺激に対する神経応答のカルシウムイメージングによる計測 (2009)
  • Author(s): 田村篤史, 八木哲也, 小山内実
  • Organizer: 第24回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 電位感受性色素を用いたマウス視覚野における視覚刺激応答のイメージング (2009)
  • Author(s): 畠堀貴秀, 橋本歩, 海藏博之, 岡崎祐香, 八木哲也
  • Organizer: 第24回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] ロボット車両の衝突回避のための知能視覚システム (2009)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 八木哲也
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2009
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 実時間画像処理機能を備えた広ダイナミックレンジイメージセンサ (2009)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 今井快多, 八木哲也
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2009
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 眼球運動下における視覚細胞の時空間応答エミュレーションのためのロボットビジョン (2009)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 長谷川潤, 八木哲也
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2009
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] ダイナミクスを考慮した網膜神経節細胞の時空間発火パターンの実時間再構成 (2009)
  • Author(s): 長谷川潤, 眞田忠, 八木哲也
  • Organizer: 神経回路学会第19回全国大会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 網膜および一次視覚野におけるニューラルイメージの実時間再構成 (2009)
  • Author(s): 長谷川潤, 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 脳と心のメカニズム 第9回冬のワークショップ
  • Place of Presentation: 北海道
• [Presentation] 網膜神経回路のニューラルイメージの実時間再構築 (2009)
  • Author(s): 長谷州潤、下ノ村和弘、八木哲也
  • Organizer: ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 蓄積容量変調方式を用いた広ダイナミックレンジシリコン網膜の明るさ恒常性応答 (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 映像情報メディア学会技術報告(情報センシング)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-11-14
• [Presentation] A vision sensor with light-adaptive response based on entropy maximization (2008)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: Proceedings of the 1st Global COE Student Conference on Innovative Electronic Topics
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
• [Presentation] A neuromorphic binocular robotic vision to predict the response of V1 complex cells during vergence eye movements (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: Neuroscience 2008(Society for Neuroscience 38th annual meeting)
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
• [Presentation] Computing lightness constancy with an APS-based silicon retina (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference(BioCAS 2008)
  • Place of Presentation: Baltimore, MD, USA
• [Presentation] 色恒常性をもつビジョンチップシステム (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 田之上裕, 八木哲也
  • Organizer: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2008
  • Place of Presentation: 長野
• [Presentation] エントロピー最大化に基づいた順応型視覚センサ (2008)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2008
  • Place of Presentation: 長野
• [Presentation] 脳型ビジョンシステムを搭載した自律移動ロボット (2008)
  • Author(s): 中司雅之, 下ノ村和弘, 森邦洋, 石井和男, 八木哲也
  • Organizer: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2008
  • Place of Presentation: 長野
• [Presentation] 明るさ恒常性をもつ広ダイナミックレンジシリコン網膜 (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 亀田成司, 八木哲也
  • Organizer: 第21回回路とシステム軽井沢ワークショップ
  • Place of Presentation: 長野
• [Presentation] Emulating motion-in-depth selectivity of visual cortical neurons with a neuromorphic binocular robotic vision (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会(Neuroscience2008)
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 網膜双極細胞ニューラルイメージの実時間再構築 (2008)
  • Author(s): 長谷川潤, 八木哲也
  • Organizer: 視覚科学フォーラム第12回研究会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 眼球運動下での視覚野細胞応答エミュレーションのためのロボットビジョン (2008)
  • Author(s): 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 第18回日本神経回路学会大会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] エントロピー最大化に基づいた順応型神経模倣視覚センサ (2008)
  • Author(s): 奥野弘嗣, 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 第18回日本神経回路学会大会
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] ニューラルイメージの実時間再構成-視覚系細胞は何を見ているか- (2008)
  • Author(s): 長谷川潤, 下ノ村和弘, 八木哲也
  • Organizer: 第6回知と行動研究シンポジウム「知と行動研究のストラテジーVI」
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] The spatio-temporal properties of the signal propagation in the visual cortical microcircuit (2007)
  • Author(s): M. Osanai, S. Tanaka, Y. Takeno, T. Yagi
  • Organizer: Society for Neuroscience 2007
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・サンデイエゴ
  • Year and Date: 2007-09-10
• [Remarks]
  • URL: http://neuron.eei.eng.osaka-u.ac.jp/index_j.html