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イオン・光・蛍光分布を同時検出可能なバイオイメージセンサの実現と応用

Research Project

Project/Area Number 11J00019
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

中澤 寛一  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsバイオセンサ / イメージセンサ / 蛍光 / マルチモーダルセンサ / pH / ケミカルセンサ
Research Abstract

近年,トランジスタの集積度が18~24ヵ月で倍増するという"ムーアの法則"が限界に差しかかっている.そこで,LSI(Large Scale Integration)にセンサなどを組み入れて多機能化し,付加価値を与える"More than Moore"技術の開発が注目されている.また,医療,環境,食品などの分野では,生化学現象を検出するバイオセンサが注目されている.こういった分野では,様々な側面から現象を解析することが重要であり,複数の現象を検出できる多機能なセンサの開発が注目されつつある.本研究は,LSI技術とバイオ技術を融合することで,これまでにない価値を有する高機能,多機能で独創的なセンサシステムを提案するものである.
これまでの研究によって,化学現象を計測するうえで重要な情報の一つであるpH(水素イオン濃度の指標)および光強度を2次元でリアルタイムに画像化するイメージセンサを実現した.本研究では,これらの機能に加えて蛍光(特定波長の光強度)を検出すること機能を付加したバイオイメージセンサを提案・実現する.蛍光反応は,取り扱いが容易なうえ情報量が多く,生化学などの分野において重要な計測技術である.
一般的に蛍光の検出には,蛍光標識および蛍光スキャナを使用する.しかし,蛍光スキャナには光学フィルタや光源,バンドパスフィルタが必要となるため装置が大型化してしまう.そのため,蛍光検出とpH検出を可能にするイメージセンサの実現には,光学フィルタや顕微鏡などの光学系が不要なセンサ構造を実現する必要がある.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた,イオン・光・蛍光マルチモーダルイメージセンサのプロセス開発およびセンサ試作・基礎特性の評価を行うことができた.また,蛍光検出の精度および限界を向上させるため,新たなセンサ構造の提案およびプロセス開発を行った.

Strategy for Future Research Activity

イオン・光・蛍光マルチモーダルイメージセンサの基礎評価および応用を検討する過程で;感度および画素バラつきが不十分であることが判明した.これらの問題点は,プロセスおよび回路設計により改善することが見込まれる.今後は,実際に細胞観察などの基礎研究を並行して行い,改善点を見つけていく必要がある.

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Multimodal sensor for simultaneous proton and light sensing using a hole and electron accumulation technique2012

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa, Hiroto Watanabe, Makoto Ishida, Kazuaki Sawada
    • Journal Title

      Transactions on Electron Devices

      Volume: 59 Issue: 6 Pages: 1780-1785

    • DOI

      10.1109/ted.2012.2191788

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reduction of interference between pH and optical output signals in a multimodal bio-image sensor2011

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Journal Title

      IEEE Sensors Journal

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 2718-2722

    • DOI

      10.1109/jsen.2011.2157340

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multimodal bio-image sensor for real-time proton and fluorescence imaging2011

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B : Chemical

      Volume: 180 Pages: 14-20

    • DOI

      10.1016/j.snb.2011.11.010

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] International Conference on BioElectronics, BioSensors, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS and Applications 20122012

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      International Expo and Conference on Analytrix & HPLC 2012
    • Place of Presentation
      National University of Singapore, Singapore
    • Year and Date
      2012-11-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Bio-image Sensor for real-time pH and optical imaging2012

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      International Expo and Conference on Analytrix & HPLC 2012
    • Place of Presentation
      Chicago, USA+
    • Year and Date
      2012-10-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] pH・蛍光融合バイオイメージセンサの研究・開発2012

    • Author(s)
      中澤寛一
    • Organizer
      第21回日本バイオイメージング学会学術集会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館,京都
    • Year and Date
      2012-08-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Proposition of multimodal bio-image sensor and its application2012

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      The 3rd International Symposium on LifeChips
    • Place of Presentation
      カリフォルニア(アメリカ)
    • Year and Date
      2012-02-09
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] pH・蛍光マルチモーダルイメージセンサの提案・応用2011

    • Author(s)
      中澤寛一
    • Organizer
      第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2011-11-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子・正孔蓄積技術(HEAT)を用いたマルチモーダルセンサ2011

    • Author(s)
      中澤寛一
    • Organizer
      第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2011-11-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子・正孔蓄積技術を用いた情報センシングの提案~イオン・光マルチモーダルセンサへの応用~2011

    • Author(s)
      中澤寛一
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京都)
    • Year and Date
      2011-11-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] A simultaneous multimodal sensor for proton and light sensing using a hole and electron accumulation technique2011

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      IEEE Sensors 2011 Conference
    • Place of Presentation
      リムリック(アイルランド)
    • Year and Date
      2011-10-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Multimodal proton and fluorescence image sensor for bio applications2011

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      VLSI-SoC 2011
    • Place of Presentation
      香港(中国)
    • Year and Date
      2011-10-03
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] デュアルキャリアハンドリング法を用いたイオン・光マルチモーダルセンサの製作2011

    • Author(s)
      中澤寛一
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-08-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン・蛍光マルチモーダルイメージセンサ2011

    • Author(s)
      中澤寛一
    • Organizer
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-08-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Multimodal bio-image sensor for real-time proton and fluorescence imaging2011

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      IEEE Transducers 2011 Conference
    • Place of Presentation
      北京(中国)
    • Year and Date
      2011-06-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] A filter-less multi-wavelength fluorescence detector2011

    • Author(s)
      Hirokazu Nakazawa
    • Organizer
      IEEE Transducers 2011 Conference
    • Place of Presentation
      北京(中国)
    • Year and Date
      2011-06-06
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.tut.ac.jp/english/newsletter/archive/no6/research_highlights/research03.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/icg/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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