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光受容タンパク質を用いた視覚受容野型の情報処理素子の作製と画像処理

研究課題

研究課題/領域番号 15K00226
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知覚情報処理
研究機関電気通信大学

研究代表者

岡田 佳子  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50231212)

連携研究者 笠井 克幸  情報通信研究機構, 主任研究員 (90359084)
渡辺 昌良  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00175697)
田中 一男  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00227125)
高橋 裕樹  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80262286)
研究協力者 田邊 季正  
向井 貴之  
大澤 修平  
深澤 光  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード光合成タンパク質 / バクテリオロドプシン / 網膜神経節細胞 / 一次視覚野単純細胞 / 受容野 / 空間フィルタリング / 光受容タンパク質 / 画像フィルター / 微分応答 / 視物質 / DOGフィルター / 神経節細胞受容野 / Gaborフィルター / 欠陥検出
研究成果の概要

視覚系ニューロンが反応する限られた範囲は受容野と呼ばれ,光刺激に対して極性の異なる電位応答を示す興奮領域と抑制領域で構成されている.本研究は,光合成タンパク質バクテリオロドプシンをそのまま利用し,受容野の構造だけを模倣した空間フィルターを作製してアナログ画像処理に適用した.電気化学セルが示す正負の極性反転微分応答を受容野の興奮と抑制応答に読み替えて,対向する透明電極に選択的にパターニングし,マスクパターンで覆うという非常に簡単な方法で素子を実現した.この画像演算素子を用いて,リアルタイム画像特徴検出や動物の電気生理学応答との比較を行った.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 11件、 招待講演 8件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Directionally selective motion detection with bacteriorhodopsin patterned sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo, T. Tanabe, T. Mukai, K. Kasai, Y. Zhang, M. Watanabe
    • 雑誌名

      Synthetic Metals

      巻: 222 ページ: 249-254

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2016.10.020

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Protein-based optical filters for image processing2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo, T. Tanabe, T. Mukai, T. Motoi and K. Kasai
    • 雑誌名

      SPIE Newsroom online

      巻: http://spie.org/x115663.xml

    • DOI

      10.1117/2.1201509.006132

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Photosynthetic Protein-Based Visual Receptive Fields for Image Processing2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      Material Research Society (MRS) Spring Meeting 2018, Phoenix, US
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光受容タンパク質を用いた光検出器の時間応答特性2018

    • 著者名/発表者名
      大澤修平,笠井克幸,岡田佳子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオロドプシンを用いた DOG フィルターの時空間周波数特性2018

    • 著者名/発表者名
      深澤光,笠井克幸,岡田佳子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] インクジェット法によるバクテリオロドプシン 視覚情報処理デバイスの構築 (3)2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川裕之,笠井克幸,山田俊樹,田中秀吉,富成征弘,梶貴博,岡田佳子,大友明
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] インクジェット法によるバクテリオロドプシン視覚情報処理デバイスの構築 (1)2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川 裕之,笠井 克幸,山田 俊樹,田中 秀吉, 富成 征弘,梶 貴博,岡田 佳子,大友 明
    • 学会等名
      第77回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川・横浜)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of biomimetic sensing devices using bacteriorhodopsin via an inkjet printing method2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hasegawa, K. Kasai, T. Yamada, S. Tanaka, Y. Tominari, T. Kaji, A. Otomo, Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics, San Diego, US
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Protein-based visual receptive fields for image processing -Simple cells-2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      SPIE Security + Defence, Optical Materials and Biomaterials in security and Defence Systems Technology, Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Temporal response properties of bacteriorhodopsin-conductive polymer photodetectors2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Uno and Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      International Workshop on Nano and Bio-Photonics, Vogue, France
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Large Size Position Sensitive Detector Based on Photosynthetic Protein2017

    • 著者名/発表者名
      S. Omata and Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth, Tokyo
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic Photodetectors Combining PEDOT: PSS with Bacteriorhodopsin2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Uno and Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth, Tokyo
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal and Frequency Response Characteristics of Protein-based Photodetector2017

    • 著者名/発表者名
      S. Osawa and Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth, Tokyo
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] インクジェット法によるバクテリオロドプシン 視覚情報処理デバイスの構築 (2)2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川裕之,笠井克幸,山田俊樹,田中秀吉,富成征弘,梶貴博,岡田佳子,大友明
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Optical-Flow Sensing Characteristics of a Bacteriorhodopsin-Based Bipo- lar Photosensor Array2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kasai, H. Hasegawa, T. Yamada, M. Akiba, Y. Tominari, T. Kaji, S. Tanaka, A. Otomo, Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      12th International Conference on Nano-Molecular Electronics (IC- NME 2016),
    • 発表場所
      Kobe (Japan)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光受容タンパク質を用いた単純型細胞受容野フィルターによる画像処理2016

    • 著者名/発表者名
      田邉 季正, 笠井 克幸, 岡田 佳子
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2016
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス(文京区・東京)
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Temporal response of protein-based artificial ganglion cell receptive field2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      SPIE Security + Defence
    • 発表場所
      Edinburgh (United Kingdom)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光デバイス作製を指向したインクジェット法によるバイオ材料のパターニング2016

    • 著者名/発表者名
      長谷川 裕之,笠井 克幸,山田 俊樹,田中 秀吉, 富成 征弘,梶 貴博,岡田 佳子,大友 明
    • 学会等名
      応用物理学会41回秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟・新潟)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バクテリオロドプシンを用いた2次元アレイ型バイポーラ光センサーによるオプティカルフロー検出2016

    • 著者名/発表者名
      笠井 克幸,長谷川 裕之,山田 俊樹, 秋葉 誠,富成 征弘 梶 貴博,田中 秀吉,岡田 佳子,大友 明
    • 学会等名
      応用物理学会41回秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟・新潟)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バクテリオロドプシン光センサーの時間周波数特性におけるpH緩衝液効果2016

    • 著者名/発表者名
      宮下 一馬, 笠井 克幸, 春山 喜洋, 岡田 佳子
    • 学会等名
      応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 光受容タンパク質を用いた網膜神経節細胞受容野型フィルター素子2015

    • 著者名/発表者名
      向井 貴之, 田邉 季正, 小野田 萌, 笠井 克幸, 春山 喜洋, 岡田 佳子
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2015
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Protein-based artificial receptive field for image processing2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      11th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • 発表場所
      Qinhuangdao, China
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Image processing by protein-based visual receptive fields2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada-Shudo
    • 学会等名
      SPIE Security + Defence
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バクテリオロドプシンを用いた オプティカルフローセンシング技術の開発(3)2015

    • 著者名/発表者名
      笠井 克幸,春山 喜洋,山田 俊樹, 秋葉 誠,富成 征弘,梶 貴博,田中 秀吉,岡田 佳子,大友 明
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] Biophotonics

    • URL

      http://www.ru.uec.ac.jp/e-bulletin/archives/2016/06/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 光フィルタ素子,これを用いた欠陥検出システム,及び光センサ2015

    • 発明者名
      岡田佳子,高橋裕樹,向井貴之,本井拓馬,田邉季正
    • 権利者名
      岡田佳子,高橋裕樹,向井貴之,本井拓馬,田邉季正
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-165823
    • 出願年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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