High-Spacial-Resolution Distributed Integrated Biosensors Using Localized Two-Way Space-Time Synchronization

使用局部双向时空同步的高分辨率分布式集成生物传感器

基本信息

批准号：
22H03557
负责人：
新津葵一
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究においては、双方向無線による時空間同期を実現し、それを用いて高空間分解能な分散集積センサ技術を開発することを目的とする。従来技術に比べて飛躍的に空間・時間分解能が向上したイメージング技術を確立し、科学の発展へと貢献することを目指す。光学的手法が不得手とする多点同時計測と、電気的な手法が不得手とする3次元計測を補うことを実現する、多点同時計測可能なバイオイメージング技術の確立を行う。3次元的な分散バイオイメージングを行う際に、ボトルネックとなるのが位置検出技術であるが、ローカル無線双方向時空間同期技術を用いて極限まで精度を追求してこれを解決する。集積回路技術と時空間同期型位置検出技術を基にしたバイオイメージング技術のポテンシャルを、実集積回路を用いたプロトタイプ試作と生命科学研究現場での実応用検証手法を用いて、実用化への課題を明確化可能なまでに明らかにすることを試みる。今年度においては、①時空間同期による位置検出技術の開発②イベント駆動バイオセンサ集積回路の開発を実施した。①高精度時空間同期のための基盤技術開発については、時空間同期において、リソースをシステムに集中させたシステム設計により、センサ側は発信器だけ（発振器の周波数精度は６桁程度）でセンサデータに高精度な時空間タグをシステムが付与することができる技術を開発した。先端半導体集積回路プロセスにおいて実集積回路デバイス上でコンセプトを実証した。②電波位相から位置推定を行うイベント駆動バイオイメージングの開発を実施した。バイオイメージングにおいては、発現頻度が極めて低い生命現象を高時間分解能で検出する応用も多く存在する。そこで、イベント駆動型のバイオイメージング集積回路について研究を行った。①と同様に、先端半導体集積回路プロセスにおいて実集積回路デバイス上でコンセプトを実証した。

这项研究旨在通过双向无线电实现时空同步，并开发具有高空间分辨率的分布式集成传感器技术。我们旨在与传统技术相比，通过大幅改进的空间和时间分辨率建立成像技术，并为科学的发展做出贡献。我们将建立一种生物成像技术，该技术允许多点同时测量，这在光学方法方面不好，并且可以同时进行多点测量，这在光学方法方面不好，并且对于三维测量，这在电气方法下不错。在执行三维分布式生物成像时，位置检测技术是一种瓶颈，通过使用本地无线电双向时空同步技术来追求极限来解决这一问题。我们将尝试阐明基于集成电路技术和时空同步位置检测技术的生物成像技术的潜力，以使用实际的集成电路和实际应用程序验证方法在生命科学研究领域中使用原型原型进行实践应用的挑战的清晰度。今年，我们已经实施了1）使用时空同步开发位置检测技术，以及2）事件驱动的生物传感器集成电路的发展。 1）关于用于高精度空间时间同步的基本技术的开发，我们开发了一项技术，该技术使系统可以将高度准确的空间时间标签连接到传感器数据上，仅在传感器端的发射器（振动器频率精度为6位数字），通过设计在Spatio-emangio insem insemants Spatio-ptime Insencronization中，振动器频率精度约为6位）。该概念在高级半导体集成电路过程中的实际集成电路设备上得到了证明。 2）进行了事件驱动的生物成像的发展，该生物成像估计了无线电波阶段的位置。在生物成像中，有许多应用，在高度分辨率下检测到具有极低表达频率的生命现象。因此，我们对事件驱动的生物成像综合电路进行了研究。与①类似，该概念在高级半导体集成电路过程中的实际集成电路设备上得到了证明。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Battery-Less 0.37 V 126 nW 0.29 mm2 65-nm CMOS Biofuel-Cell-Modulated Biosensing System Featuring an FSK-PIM-Combined 2.4 GHz Transmitter for Continuous Glucose Monitoring Contact Lenses

无电池 0.37 V 126 nW 0.29 mm2 65 nm CMOS 生物燃料电池调制生物传感系统，配备 FSK-PIM 组合 2.4 GHz 发射器，用于连续血糖监测隐形眼镜

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Guowei Chen;Akiyoshi Tanaka and Kiichi Niitsu
通讯作者：
Akiyoshi Tanaka and Kiichi Niitsu

研究内容紹介webページ

研究内容介绍网页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

集積システム講座紹介WEBページ

综合系统课程介绍网页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

A 4.8-mW Label-free Frequency-shift 3×3×2 3D Biosensor Array with Vertically-stacked60-GHz LC Oscillators in 22-nm CMOS

具有采用 22 nm CMOS 封装的垂直堆叠 60 GHz LC 振荡器的 4.8 mW 无标记频移 3×3×2 3D 生物传感器阵列

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akiyoshi Tanaka;Guowei Chen and Kiichi Niitsu
通讯作者：
Guowei Chen and Kiichi Niitsu

A 0.00023 mm2 1.2V 0.48mW 18GHz Passive-Less Digital Wireless Transmitter with On-Chip Antenna in 22nm Bulk CMOS

具有片上天线、采用 22nm Bulk CMOS 封装的 0.00023 mm2 1.2V 0.48mW 18GHz 无源数字无线发射器

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shinichi Ito;Akiyoshi Tanaka;Guowei Chen;Xujiaming Chen and Kiichi Niitsu
通讯作者：
Xujiaming Chen and Kiichi Niitsu

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通讯作者：
山口貴浩，水谷司，坂口綾佳，垂水稔