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フレキシブル・プリンテッド有機集積回路を用いたバイオセンサ信号の増幅

Research Project

Project/Area Number 18J10982
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

塩飽 黎  山形大学, 有機材料システム研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsプリンテッドエレクトロニクス / 有機エレクトロニクス / 増幅回路 / バイオセンサ
Outline of Annual Research Achievements

印刷技術で作製した有機デバイスを用いて、バイオセンサから得られる微小信号の処理を行い、「印刷有機デバイスのウェアラブルバイオセンサ応用の可能性を実証」を目的とし、実験を行った。
半導体材料に有機半導体インク、電極材料に銀ナノ粒子インクを使用し、インクジェット印刷法に基づいて、信号処理回路の1つである増幅回路をフレキシブルなプラスティック基板上に作製した。その増幅回路を用いて、カリウムセンサから得られる電圧信号の増幅に成功した。カリウムイオンは、汗などの体液に含まれる代謝物質であり、この濃度を定量測定することは、熱中症診断等に重要である。本増幅回路はイオン感応膜を利用するあらゆる電気化学バイオセンサ(ナトリウムイオン・pHセンサなど)にも適用可能である。また、乳酸センサから得られる電流信号の電圧変換に成功した。乳酸は汗などの体液に含まれる代謝物質であり、筋肉の疲労度と深く関わっている。本増幅回路は酵素反応を利用するあらゆる電気化学バイオセンサ(グルコース・尿酸センサなど)にも適用可能である。以上より、印刷法で作製した有機増幅回路のウェアラブルバイオセンサ応用の可能性を実証した。
本研究成果には、目的であった「印刷有機デバイスのバイオセンサ応用への可能性の実証」だけでなく、有機・プリンテッドエレクトロニクスの信頼性向上に向けた材料・プロセス技術に関する知見も含まれている。したがって、本成果は、有機・プリンテッドエレクトロニクスの基礎研究と応用研究を結びつけ、学術的な成長および産業への展開に貢献する重要な成果である。また、研究の独創性や重要性が認められたことで、研究成果が国際論文として掲載され、またアメリカ電気化学会からポスター賞、応用物理学会から講演奨励賞を受賞するまでに至った。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 8 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] An L-lactate Biosensor Based on Printed Organic Inverter Circuitry and with a Tunable Detection Limit2019

    • Author(s)
      Nagamine Kuniaki、Mano Taisei、Shiwaku Rei、Furusawa Hiroyuki、Matsui Hiroyuki、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 31 Issue: 4 Pages: 1205

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2174

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2019-04-11
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Three-dimensional monolithic integration in flexible printed organic transistors2019

    • Author(s)
      Kwon Jimin、Takeda Yasunori、Shiwaku Rei、Tokito Shizuo、Cho Kilwon、Jung Sungjune
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 54-54

    • DOI

      10.1038/s41467-018-07904-5

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Printed Organic Circuit System for Wearable Amperometric Electrochemical Sensors2018

    • Author(s)
      R. Shiwaku, H. Matsui, K. Nagamine, M. Uematsu, T. Mano, Y. Maruyama, A. Nomura, K. Tsuchiya, K. Hayasaka, Y. Takeda, T. Fukuda, D. Kumaki, S. Tokito
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 6368-6368

    • DOI

      10.1038/s41598-018-24744-x

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Printed 5-V organic operational amplifiers for various signal processing2018

    • Author(s)
      Matsui Hiroyuki、Hayasaka Kazuma、Takeda Yasunori、Shiwaku Rei、Kwon Jimin、Tokito Shizuo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 8980-8980

    • DOI

      10.1038/s41598-018-27205-7

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Printed Organic Complementary Inverter with Single SAM Process Using a p-type D-A Polymer Semiconductor2018

    • Author(s)
      Yasunori Takeda, Tomohito Sekine, Rei Shiwaku, Tomohide Murase, Hiroyuki Matsui, Daisuke Kumaki, Shizuo Tokito
    • Journal Title

      applied sciences

      Volume: 8 Issue: 8 Pages: 1331-1331

    • DOI

      10.3390/app8081331

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Charge Carrier Distribution in Low-Voltage Dual-Gate Organic Thin-Film Transistors2018

    • Author(s)
      Rei Shiwaku, Masataka Tamura, Hiroyuki Matsui, Yasunori Takeda, Tomohide Murase and Shizuo Tokito
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 8 Issue: 8 Pages: 1341-1341

    • DOI

      10.3390/app8081341

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Detection of 1,5-anhydroglucitol as a Biomarker for Diabetes Using an Organic Field-Effect Transistor-Based Biosensor2018

    • Author(s)
      Furusawa Hiroyuki、Ichimura Yusuke、Nagamine Kuniaki、Shiwaku Rei、Matsui Hiroyuki、Tokito Shizuo
    • Journal Title

      Technologies

      Volume: 6 Issue: 3 Pages: 77-77

    • DOI

      10.3390/technologies6030077

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Printed Organic Transistor‐Based Enzyme Sensor for Continuous Glucose Monitoring in Wearable Healthcare Applications2018

    • Author(s)
      Mano Taisei、Nagamine Kuniaki、Ichimura Yusuke、Shiwaku Rei、Furusawa Hiroyuki、Matsui Hiroyuki、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo
    • Journal Title

      ChemElectroChem

      Volume: 5 Issue: 24 Pages: 3881-3886

    • DOI

      10.1002/celc.201801129

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] インクジェット印刷電極を有する有機増幅回路の乳酸センサ応用2018

    • Author(s)
      塩飽黎、松井弘之、長峯邦明、植松真由、眞野泰誠、丸山祐樹、野村綾子、土屋和彦、早坂和将、竹田泰典、福田貴、熊木大介、時任静士
    • Organizer
      日本画像学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Printed Organic Circuits Systems for Wearable Lactate Sensors2018

    • Author(s)
      Shiwaku Rei、Matsui Hiroyuki、Nagamine Kuniaki、Uematsu Mayu、Mano Taisei、Maruyama Yuki、Nomura Ayako、Tsuchiya Kazuhiko、Hayasaka Kazuma、Takeda Yasunori、Fukuda Takashi、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo
    • Organizer
      International Conference on 4D Materials and Systems
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フレキシブル印刷有機増幅回路の乳酸センサ応用2018

    • Author(s)
      塩飽黎、松井弘之、長峯邦明、植松真由、眞野泰誠、丸山祐樹、野村綾子、土屋和彦、早坂和将、竹田泰典、福田貴、熊木大介、時任静士
    • Organizer
      応用物理学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] ウェアラブル・バイオ・センサーへ前進、印刷有機回路で乳酸検出

    • URL

      https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00022/00025/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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