Optical biosensor with MEMS device for multiple-item detection

• Project/Area Number: 16K21191
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Electron device/Electronic equipment; Biofunction/Bioprocess
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Amemiya Yoshiteru 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 特任助教 (20448260)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: バイオセンサー / 光エレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

A photonic integrated circuit with arrayed optical ring resonators was fabricated to realize multiple-item biosensors. The detection of temperature and sucrose concentration was demonstrated as a simple target of multiple-item. Fabrication process of a fluid channel with low-voltage operation microvalves using Micro Electro Mechanical Systems(MEMS) technology was investigated for solution control necessary for biosensing and the process which enable the fabrication was fixed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

提案素子は既存の微細加工技術で作製可能なので、多項目のバイオ物質の検出が安価で簡易に実現できる可能性を示唆しており、小型の生体モニタリング機器や疾病検査機器の開発につながると期待される。また、個別の技術である光学素子を集積化した光回路は通信分野などへ、バルブ付加の流路はさらなる微細化や低電圧化により化学反応を微細な空間で行うマイクロリアクターなど広範囲の分野への応用が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Design and simulation of MEMS microvalves for silicon photonic biosensor chip (2018)
  • Author(s): Amemiya Yoshiteru、Nakashima Yuuto、Maeda Jun、Yokoyama Shin
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 57 Issue: 4S Pages: 04FC10-04FC10
  • DOI: 10.7567/jjap.57.04fc10
  • NAID: 210000148875
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristics of stacked multi-slot ring resonator sensors (2017)
  • Author(s): Amemiya Yoshiteru、Yokoyama Shin
  • Journal Title: Sensor Review Volume: 37 Issue: 3 Pages: 357-363
  • DOI: 10.1108/sr-11-2016-0243
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 生体センサ応用のための光リング共振器の集積化 (2019)
  • Author(s): 雨宮 嘉照，横山 新
  • Organizer: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 光リング共振器センサの集積化と測定範囲の拡大 (2018)
  • Author(s): 雨宮 嘉照，前田 準，横山 新
  • Organizer: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Arrayed Silicon Ring Resonator Biosensor (2018)
  • Author(s): Yoshiteru Amemiya
  • Organizer: The 20th Takayanagi KenjiroMemorial Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多項目検出光共振器バイオセンサの検討 (2018)
  • Author(s): 雨宮 嘉照，中島 悠人，前田 準，横山 新
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] マイクロバルブ付加リング共振器バイオセンサの研究 (2017)
  • Author(s): 雨宮 嘉照，サナ アムリタ クマル，中島 悠人，横山 新
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 多項目リング共振器バイオセンサ用MEMS マイクロバルブ (2017)
  • Author(s): 雨宮 嘉照，サナ アムリタ クマル，中島 悠人，前田 準，横山 新
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Silicon Photonic Biosensors with MEMS Flow Control (2017)
  • Author(s): Yoshiteru Amemiya, Amrita Kumar Sana, Yuuto Nakashima, Jun Maeda, Shin Yokoyama
  • Organizer: 2017 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2017)
  • Int'l Joint Research