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澤田 和明(さわだ かずあき)

所属 電気・電子情報工学系
兼務 エレクトロニクス先端融合研究所
先端農業・バイオリサーチセンター
安全安心地域共創リサーチセンター
職名 教授/エレクトロニクス先端融合研究所長
専門分野 集積回路工学 / 半導体工学
学位 工学博士(豊橋技術科学大学)
所属学会 電気学会 / 応用物理学会 / 映像情報メディア学会 /電子情報通信学会/IEEE
E-mail kazuaki.sawada@
※アドレスの末尾に「tut.jp」を補完してください
研究室web http://int.ee.tut.ac.jp/bio/
研究者情報(researchmap) 研究者情報

研究紹介

集積回路技術とセンサ技術を融合した種々のスマートセンサについて研究を進めてきた.これらの研究は単に,センサと信号処理回路を一体化したものではなく,高感度化・高機能化を目指した新しい原理のセンサ開発に立脚し,そのセンサの優位性を発揮するためのスマートセンサを目指したものである.特に,バイオ関連技術と集積回路技術を融合した"インテリジェントバイオチップ"関連の研究を進めている.
1.CCD技術を利用したバイオイメージセンサ
2.光学フィルタを必要としない蛍光スペクトルイメージセンサ
3.MEMS技術とセンサ技術融合によるスマートマイクロフリュイディックバイオセンサ
4.農業・畜産応用を目指したマルチモーダルセンサ

テーマ1:イオンの動きを見ることができるバイオイメージセンサ

概要
イオンイメージセンサ

これまでの世の中に存在したイオンを計る装置はpHメータのような点で測るものしか存在しなかった.これまで,医療バイオ,化学研究者は光学・電子顕微鏡などから得られた“形”としての情報を手がかりに研究を行っていた.しかしながら,それは“形”であり,反応の様子を観察しているものではなかった.もし,イオン分布やその動きなどの化学情報をダイレクトに画像情報として得ることができれば,新たな多くの知見を得ることができると確信し,イオンの動きを画像として見ることができるセンサの開発を進めている.

主な業績

(1)Hideo Doi, Bijay Parajuli, Tomoko Horio, Eiji Shigetomi, Youichi Shinozaki, Toshihiko Noda, Kazuhiro Takahashi, Toshiaki Hattori, Schuichi Koizumi, and Kazuaki Sawada, Development of a label-free ATP image sensor for analyzing spatiotemporal patterns of ATP release from biological tissues, Sensors and Actuators: B. Chemical, Vol.335,129686, 2021
(2)You-Na Lee, Takeshi Araki, Yasuyuki Kimura, Fumihiro Dasai, Tatsuya Iwata, Kazuhiro Takahashi and Kazuaki Sawada, High-Density 2-μm-Pitch pH Image Sensor With High-Speed Operation up to 1933 fps, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, Vol.13, Issue2, pp.352-363, 2019
(3)Kazuaki Sawada and Toshiaki Hattori, Ion image sensors and their application for visualization of neural activity, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.57, No.10, 1002A2-1-11, 2018

キーワード

イメージセンサ,CCD, CMOS, pH,リアルタイム

テーマ2:農業・畜産応用を目指したマルチモーダルセンサ

概要
マルチモーダルセンサ

農業はこれまでの経験,知識などによるところが大きく,篤農家(研究熱心な優れた農家)が持つ豊富な知恵を伝えることは生やさしいことではない.この篤農家の知恵,経験を具体的な知識,データベースとするためにはきめ細やかなセンシングによりデータの取得,さらにはそのデータを生かすためのリアルタイムのセンシングが必要である.我々のグループでは、半導体集積回路技術を用いた様々なセンサを研究してきており、Si基板上へのEC(electrical conductivity:電気伝導度)センサ,土壌温度,土壌pHを同時に測定できるマルチモーダルセンサの製作に成功している.このセンサは、チップサイズが縦5mm、横5mmと小型であるため、土壌などに挿したまま直接対象物中の様々な環境を同時に計測をすることができるところが特徴となっている.

主な業績

(1)Masato Futagawa, Makoto Takahashi, Keita Kamado, Makoto Ishida and Kazuaki Sawada, A pH Sensitivity Control Method Using Hydrogen Annealing for Reference Field-Effect Transistors, Sensors and Materials, Vol.25, No.9, pp.635-642, 2013
(2)Masato FUTAGAWA, MD. Iqramul HUSSAIN, Keita KAMADO, Fumihiro DASAI, Makoto ISHIDA, Kazuaki SAWADA, An Integrated Multimodal Sensor for the On-site Monitoring of the Water Content and Nutrient Concentration of SoilbyMeasuring the Phase and Electrical Conductivity, Sensors & Transducers Journal, Vol.14-1,Special Issue, pp.160-173, 2012

キーワード

マルチモーダルセンサ,農業用センサ,IT農業,植物工場

テーマ3:Micro-TAS に関する研究

概要

現在の医療バイオ分野においてもっともよく利用されている情報に“蛍光”がある.それぞれの生体物質に蛍光ラベルを固定化しておき,その蛍光の有無や形状で多くの知見を得ている.この研究では,半導体中での光の吸収特性を利用した,フィルタを用いない蛍光センサを新たに提案し,DNAなどのバイオ情報の検出に利用しています.

さらに流路,ポンプ,バルブ,センサなどを数 cm 角のチップ上
に小型化・集積化した化学分析システムへの応用を進めています.検体,試薬はチップ上の微小流路を流れ,分析されます.このシステ
ムにより,従来の化学分析よりも省スペースで迅速に測定することが可能となります.また,試薬の使用量削減につながり,分析が低コスト化となります.我々の研究室ではこのような Micro-TAS による分析の医療応用を目指しています.

主な業績

(1)Tomoya Ide , Yong-Joon Choi , Yasuyuki Kimura , Takeshi Hizawa , Kazuhiro Takahashi ,Hiromu Ishii , Toshihiko Noda , Kazuaki Sawada, Development of an on-chip microfluidic system with filter-free multiple-wavelength sensor for microflow cytometry, Sensors and Actuators: B. Chemical, Vol.350, 130896,2021
(2)Sawako Tanaka, Yong Joon Choi, Makoto Ishida, Kazuaki Sawada, Hiromu Ishii, Katsuyuki Machida, Yasuhiko Nikaido, Mitsumasa Saito, Shin-ichi Yoshida, Sensing Legionella by photogate-type fluorescence sensor Application toLegionella dumoffii, ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS JAPAN, Vol.103, No.11-12, pp.83-89, 2020
(3)Sou Takahashi, Masato Futagawa, Tatsuya Iwata, Kazuhiro Takahashi, and Kazuaki Sawada, Highly sensitive glucose measurement using an amplified redox sensor, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.59, No.4, 047002-1-6, 2020

キーワード

蛍光検出,スペクトル,バイオ科学,Fluorescence

担当授業科目名(科目コード)

論理回路論 (B1261007) / 半導体工学Ⅰ (B12620300)

その他(受賞、学会役員等)

受賞等
◆平成11年(1999年)2月 電気学会発表論文賞
◆平成13年(2001年)6月 IEEE CCD&AIS Workshop発表賞
◆平成16年(2004年)9月 応用物理学会講演奨励賞
◆平成16年(2004年)12月 映像情報メディア学会講演賞
◆平成18年(2006年)11月 電子情報通信学会 IEEEシステムLSIデザイン賞
◆平成19年(2007年)4月 第9回LSI IPデザイン・アワードIP賞
◆平成19年(2007年)9月 応用物理学会講演奨励賞
◆平成20年(2008年)9月 応用物理学会講演奨励賞
◆平成21年(2009年)5月 LSIとシステムのワークショップ2009ICD最優秀ポスター賞
◆平成21年(2009年)5月 電気学会 第65回電気学術振興賞(進歩賞)
◆平成25年(2013年)4月 平成25年度科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)


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