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2011 Fiscal Year Research-status Report

新規同期イメージング法の開発

Research Project

Project/Area Number 23655064
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

火原 彰秀  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30312995)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2013-03-31
Keywords画像化 / レーザー分光分析 / マイクロ流体 / 光熱変換分光
Research Abstract

CCDを検出器として用いた光熱変換分光法について検討した。波長532 nmの励起光と波長633 nmのプローブ光を、それぞれ音響光学素子で変調し、同軸にした後、顕微鏡ステージ上のガラス製マイクロ流体チップ中の液体試料に照射した。励起光を除去した後、プローブ光をCCD(12bit、プログラム可能)に導入した。励起光の変調周波数を1743 Hz、プローブ光の変調周波数を1748 Hzと5 Hzの差をつけ、CCDを20 Hzで動作させた。励起光による光熱変換現象と、プローブ光照射に5 Hzのうなりが生じ、うなりの一周期中に四枚のCCD画像が得られる。この四枚の画像の四則演算および積算により光熱変換画像を得た。幅220マイクロメートル、深さ100マイクロメートルの流路をもつガラス製マイクロ流路チップを用いた。試料には、色素Sudan IVのトルエン溶液を用いた。励起光強度が数mWの条件で、1.0×10-6 Mの溶液を問題なく検出できることがわかった。 CCDを検出器として用いる場合、光強度を電気信号に変換してすぐに、アナログ/デジタル(A/D)変換するため、計測の感度はA/D変換のbit数に制限される。12bitのCCDを用いる場合、4096階調であり、光強度の10,000分1の信号強度を取得することは原理上できず、本手法の感度上の制約となる。この問題を解決するためには、A/D変換前にアナログ信号処理をする必要があり、光電変換する素子ごとに信号処理回路を集積化することを考えるとアナログCMOS回路を用いることが適切である。CMOS回路設計の前段階として、光ダイオードを用いた予備実験を始めた。バンドパスフィルター、増幅器、ハイパスフィルター、整流器を光ダイオードに接続した。この回路により、光熱変換信号が増幅可能であり、信号強度が直流成分として得られることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り、CCD画像検出法により実験条件を検討した。また、光ダイオードとアナログ回路を用いた実験では、増幅した光熱変換信号が直接得られることを確認した。本年度計画した研究は達成されたと言える。

Strategy for Future Research Activity

CCD画像化法(ダウンコンバージョン法)の応用可能性を検討する。レーザー分光法としては、準弾性光散乱法によるアレイ型マイクロ構造における光散乱画像化を想定している。また、アナログ回路の最適化を進め、CMOS光イメージセンサー用の回路を設計する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

原理検討及び応用のための試薬・実験材料・光学部品などのための物件費として600千円、成果発表のための旅費として400千円、学会参加登録費や投稿論文校閲などのために100千円が必要である。

  • Research Products

    (19 results)

All 2012 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (18 results)

  • [Journal Article] Surface Tension Measurement at the Microscale by Passive Resonance of Capillary Waves2012

    • Author(s)
      C. Pigot and A. Hibara
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 84(5) Pages: 2557-2561

    • DOI

      doi:10.1021/ac3000804

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ゾル-ゲル法によるマイクロ流路部分コーティング法2012

    • Author(s)
      宮崎公平、火原彰秀
    • Organizer
      日本化学会第92回春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学
    • Year and Date
      2012年3月25日
  • [Presentation] マイクロ流体システムのための光分解性界面活性剤の合成と評価2012

    • Author(s)
      原田万里江、福山真央、佐藤香枝、火原彰秀
    • Organizer
      日本化学会第92回春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学
    • Year and Date
      2012年3月25日
  • [Presentation] Microdroplets for chemical analysis2012

    • Author(s)
      A. Hibara
    • Organizer
      PITTCON 2012(招待講演)
    • Place of Presentation
      Orlando, FL, USA
    • Year and Date
      2012年3月14日
  • [Presentation] Fabrication of 'Caldera' Mirror for Optical Micro Chemical Chip2011

    • Author(s)
      Y. Kazama, A. Hibara
    • Organizer
      JAIMA Discussion on Analytical Science and Technology 2011
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2011年9月8日
  • [Presentation] Control of Capillary Introduction of Coating Solution to Glass Microchannels2011

    • Author(s)
      K. Miyazaki, A. Hibara
    • Organizer
      JAIMA Discussion on Analytical Science and Technology 2011
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2011年9月8日
  • [Presentation] Light-Induced Capillary Microflow of Photoresponsive Liquid2011

    • Author(s)
      M. Harada, M. Fukuyama, K. Sato, A. Hibara
    • Organizer
      JAIMA Discussion on Analytical Science and Technology 2011
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2011年9月8日
  • [Presentation] Quasi-Elastic Light Scattering Measurements of Ionic Liquid Surfaces Contacting with Chloroform Vapor and Their Multivariate Analysis2011

    • Author(s)
      K. Seki, Hibara
    • Organizer
      JAIMA Discussion on Analytical Science and Technology 2011
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2011年9月8日
  • [Presentation] Ion Transfer at Microscopic Liquid Interfaces During Droplet Generation2011

    • Author(s)
      M. Fukuyama, J.C.T. Eijkel, A. van den Berg, Y. Yoshida, A. Hibara
    • Organizer
      JAIMA Discussion on Analytical Science and Technology 2011
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2011年9月8日
  • [Presentation] マイクロ流体中液滴混合の高速画像解析2011

    • Author(s)
      福山真央、火原彰秀
    • Organizer
      日本分析化学会第60年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2011年9月16日
  • [Presentation] マイクロ二相流の制御と応用2011

    • Author(s)
      火原彰秀
    • Organizer
      日本分析化学会第60年会(招待講演)
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2011年9月14日
  • [Presentation] イオン液体表面の分光分析とスペクトル解析法2011

    • Author(s)
      関康一郎、火原彰秀
    • Organizer
      日本分析化学会第60年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2011年9月14日
  • [Presentation] Application of Synchronous Detection System to Thermal Lens Microscope Imaging2011

    • Author(s)
      Y. Fujii, A. Hibara
    • Organizer
      IUPAC International Congress on Analytical Sciences (ICAS2011)
    • Place of Presentation
      京都国際会館
    • Year and Date
      2011年5月24日
  • [Presentation] Inorganic Coating for Two-phase Separation in Microchips2011

    • Author(s)
      K. Miyazaki, A. Hibara
    • Organizer
      IUPAC International Congress on Analytical Sciences (ICAS2011)
    • Place of Presentation
      京都国際会館
    • Year and Date
      2011年5月23日
  • [Presentation] 遮光材料を有する集積光学システムの作製法2011

    • Author(s)
      風間佑斗、火原彰秀
    • Organizer
      第24回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2011年11月18日
  • [Presentation] マイクロ液滴流におけるラスター成長2011

    • Author(s)
      福山真央、 高木周、 火原彰秀
    • Organizer
      第24回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2011年11月18日
  • [Presentation] クロロホルム蒸気に接触したイオン液体表面の準弾性光散乱スペクトル解析法2011

    • Author(s)
      関康一郎、火原彰秀
    • Organizer
      第1回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2011年11月15日
  • [Presentation] 光応答性流体を用いたマイクロ流体駆動法の開発2011

    • Author(s)
      原田万里江、福山真央、佐藤香枝、火原彰秀
    • Organizer
      第1回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2011年11月15日
  • [Presentation] Photoresponsive Optofluidcs and Light-Induced Microflow2011

    • Author(s)
      M. Harada, M. Fukuyama, K. Sato, A. Hibara
    • Organizer
      The 15th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2011)
    • Place of Presentation
      Seattle, WA, USA
    • Year and Date
      2011年10月3日

URL: 

Published: 2013-07-10  

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