2015 Fiscal Year Annual Research Report
毎秒１０００コマ撮影可能な化学イメージセンサの開発と反応ダイナミクス解析への応用
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24310098
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉信 達夫 東北大学, 医工学研究科, 教授 (30243265)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 浩一郎 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70447142)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 化学センサ / 化学イメージ / 反応ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、溶液・ゲル・細胞・生体組織などの試料をセンサ面上に載せるだけで、試料内のイオン分布を毎秒1000コマのスピードで動画撮影することができる、従来にはない新しいタイプの半導体化学／バイオセンサシステムの実現と、このセンサシステムによって得られる動画データを用いた、反応ダイナミクス解析の新しい手法の開発を目的として行った。最終年度は以下の成果を得た。
周波数多重化された複数の光源を用いてセンサ面上の多数のピクセルから同時に電流を読み出す測定システムをさらに発展させ、毎秒1000コマのフレームレートでpH画像を記録することに成功した。また、FPGAを用いて多チャネルのデータ解析を並列処理することにより、毎秒30コマのフレームレートでpH画像をリアルタイム表示することが可能になった。さらに、電流信号の振幅情報のかわりに位相情報を用いる位相モードイメージングにおいてもリアルタイム表示を実現した。位相モードイメージングは従来の振幅モードイメージングに比べて外乱の影響を受けにくく、測定精度の向上が期待できる。
開発した化学イメージングシステムの応用例として、微小流路中の層流境界でのイオン拡散速度の測定、金属表面の腐食に伴うpH変化の測定、土壌中におけるpH緩衝効果の測定、微生物代謝に伴うpH変化の測定、細胞の増殖に伴う細胞層中のインピーダンス分布の変化の測定などを行った。
最後に、測定の高速化と高画素数化を両立するためのいくつかの方式について検討を行いその指針を得た。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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