2020 Fiscal Year Annual Research Report

Development of ring-type multi-sensor for embryo growth monitoring

Research Project

Project/Area Number	18H03547
Research Institution	Gunma University
Principal Investigator	曾根逸人群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80344927)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂田利弥東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70399400) 張慧群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (80794586)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	カンチレバ－半導体複合型バイオセンサ / 検査・診断システム / 医用システム / 電子デバイス・機器 / モニタリング
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、受精卵の外周を固定できるリング型バイオセンサを作製し、育成期間中の質量変化と受精卵から放出されるイオン濃度を同時連続モニタリング可能なシステムの開発を目指す。R3年度は、以下の成果を得た。 (1) マルチセンシング可能なマルチ卵重計の作製：　R2年度までに試作したセンサは、ポリスチレンビーズ搭載による質量測定およびウニ受精卵の呼吸活性に伴う表面電位変化を個別に測定することができたが、質量と呼吸活性の同時測定には至ってなかった。そこで、ドーピング工程、反応性イオンエッチングによる犠牲層（埋込酸化層）のエッチング工程の各種設定条件を調整して、質量と呼吸活性の同時測定が可能なマルチ卵重計を作製した。 (2) マルチ卵重計を用いた受精卵の質量と呼吸活性の同時計測：　データ集録システムとLabVIEWソフトを用いてマルチ卵重計のリング部の変位を検出する質量測定システムと、ソースメータを用いてリング表面に形成された半導体センサの表面電位測定システムを組み合わせて同時測定システムを開発した。マウス受精卵の質量と呼吸活性を同時測定したところ、質量測定では、1細胞期受精卵を搭載時のセンサの変位出力は0.15 mV、2細胞期受精卵を搭載時の変位出力は0.5 mVが得られた。センサの変位出力と搭載質量の対応が未校正のため質量は見積もれていないが、受精卵成長に伴う質量増加傾向は得られた。表面電位測定では、2細胞期受精卵をセンサに搭載後、約13分間で10 mVの電位上昇が得られた。事前にpH標準液を用いて測定したpH感度13.5 mV/pHから、呼吸活性に伴うpH変化は約0.7 pHと見積もることができた。以上の結果から育成期間中の連続測定には至らなかったが、マウス受精卵の質量と呼吸活性の同時測定の可能性は確認できた。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。