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光導電性半導体材料を用いたアンペロメトリックバイオ・化学イメージセンサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 09359005
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 広領域
研究機関大阪大学

研究代表者

岩崎 裕  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00029901)

研究分担者 北川 雅俊  松下電器産業(株), 主任研究員
吉信 達夫  大阪大学, 産業科学研究所, 講師 (30243265)
坂田 祥光  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60029874)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
25,900千円 (直接経費: 25,900千円)
1999年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1998年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1997年度: 21,300千円 (直接経費: 21,300千円)
キーワードLAPS / 化学イメージセンサ / 電気分解 / イオン拡散係数 / Fickの法則 / 金属ドットアレイ / ポルフィリン自己組織化膜 / 人工光合成分子 / 化学センサ / バイオセンサ / イメージセンサ / 半導体センサ / イオン拡散 / 神経培養 / アルミナ薄膜 / センサ
研究概要

本研究では、化学イメージセンサの新たな可能性について、性能向上、多機能化、及び新しい応用の三点を主題と考えて研究を進め、応用面では動的な電気化学的現象の観測とその定量解析、多機能化についてはpHとは異なる化学情報分布の画像化、性能面では測定時間の短縮につながる新たな測定システムの考案などを行った。
第1に、電気分解後の電極近傍におけるイオン濃度分布の拡がりを、pH分布の時間変化として測定することによってイオンの拡散過程を観測した。拡散過程で生じるイオンの濃度分布が、Fickの法則から期待されるガウス分布であることが分かり、理論と比較することによって各種イオンの拡散係数を求めた。
第2に、センサ表面を金電極ドットアレイで修飾することによって、溶液中のレドックスポテンシャル分布の画像化を実現した。センサの多機能化の中でも、センサ表面を導体で覆う必要がある場合は、測定対象となる化学情報の分布を測定することが難しいが、個々が独立した電極をアレイ状に配列することで、それが可能となった。
第3に、金電極付きのセンサの応用として、ポルフィリン自己組織化膜の光応答の検出を行った。人工光合成分子デバイスの構築を目指して研究されているポルフィリンについては、これまで光電流測定が主に行われているが、本研究において、光照射によって生じる金の電位を測定し、比較的緩やかな応答を示すことが分かった。
第4に、化学イメージセンサの高速測定法を考案した。これまでに提案されている方法と組み合わせることによって、より高速な測定システムが実現できると考えられる。
以上の各研究成果は様々な組み合わせが考えられ、例えば、金電極ドットアレイで修飾したセンサについては、ポルフィリンの光応答の時間・位置依存性などを観測できると考えられる。今後、様々な化学イメージセンサの可能性が見出され、その応用が広がるものと期待できる。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (43件)

  • [文献書誌] T.Yoshinobu,H.Iwasaki,M.Nakao,S.Nomura,T.Nakanishi,S.Takamatsu and K.Tomita: ""Visualization of pH change of E.coil with a novel pH imaging microscope""Bioimages. 5. 143-147 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 岩崎裕,吉信達夫: "「pHイメージセンサーを用いた細菌コロニーのイメージング」"応用物理. 66. 488-489 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu,H.Iwasaki,M.Nakao,S.Nomura,T.Nakanishi,S.Takamatsu and K.Tomita: ""Application of chemical imaging sensor to electrogenerated pH distribution""Jpn.J.Appl.Phys.. 37. L353-L355 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾基,野村聡,中西剛,高松修司,冨田勝彦,吉信達夫,岩崎裕: "「微小領域二次元pH分布可視化のための光走査型化学顕微鏡」"分析化学. 47. 369-373 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾基,野村聡,高松修司,冨田勝彦,吉信達夫,岩崎裕: "「高分解能半導体化学イメージングセンサ」"電気学会論文誌E. 118. 584-589 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 岩崎裕,原田哲郎,Abu Bakar Md.Ismail,吉信達夫: "「新しい化学センサとその応用」"マテリアルインテグレーション. 12. 47-52 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Tanaka,T.Yoshinobu and H.Iwasaki: ""Application of chemical imaging sensor to electrophysiological measurement of a neural cell""Sensors & Actuators B. 59. 21-25 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.B.Md.Ismail,T.Harada,T.Yoshinobu,H.Iwasaki,M.J.Schoning and H.Luth: ""Investigation of pulsed laser-deposited Al_2O_3 as a high pH-sensitive layer for LAPS-based biosensing applications""Sensors & Actuators B. 71. 169-172 (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu,T.Harada and H.Iwasaki: ""Application of the pH-imaging sensor to determining the diffusion coefficients of ions in electrolytic solutions""Jpn.J.Appl.Phys.. 39. .L318-L320 (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hirata,H.Iwata,A.B.Md.Ismail,H.Iwasaki,T.Yukimasa and H.Sugihara: ""Surface modification of Si_3N_4-coated silicon plate for investigation of living cells""Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 6441-6442 (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.B.Md.Ismail,T.Yoshinobu and H.Iwasaki: ""An organic film/SiO_2/Si heterostructures as a novel biological interface of a light-addressable potentiometric sensor""電気学会論文誌E. 121. 94-99 (2001)

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  • [文献書誌] T.Yoshinobu,H.Ecken,A.Poghossian,H.Luth,H.Iwasaki and M.J.Schoning: ""Alternative sensor materials for light-addressable potentiometric sensors""Sensors and Actuators. (in press).

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.B.Md.Ismail,T.Yoshinobu and H.Iwasaki: ""A novel low noise and low background measurement principle for light-addressable potentiometric sensors""Sensors and Actuators. (in press).

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.J.Schoning,A.poghossian,T.Yoshinobu and H.Luth: ""Semiconductor-based field-effect structures for chemical sensing""SPIE. (in press).

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu,H.Ecken,A.Poghossian,A.Simonis,H.Iwasaki,H.Luth and M.J.Schoning: ""Constant-current-mode LAPS for detection of penicillin""Electroanalysis. (in press).

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Poghossian,T.Yoshinobu,B.A.Simonis,H.Ecken,C.H.Luth and D.M.J.Schoning: ""Penicillin detection by means of field-effect based sensors:EnFET,capacitive EIS sensor or LAPS?""

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Mourzina,T.Yoshinobu,J.Schubert,H.Luth,H.Iwasaki and M.J.Schoning: ""Ion-selective light-addressable potentiometric sensor(LAPS) with chalcogenide thin film prepared by pulsed laser deposition""

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu, H.Iwasaki, M.Nakao, S.Nomura, T.Nakanishi, S.Takamatsu and K.Tomita: "Visualization of pH change of E.coli with a novel pH imaging microscope"Bioimages. 5. 143-147 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Iwasaki and T.Yoshinobu: "Imaging of Microbial Colonies by pH Imaging Snsor"Oyo Butsuri. 66. 488-489 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu, H.Iwasaki, M.Nakao, S.Nomura, T.Nakanishi, S.Takamatsu and K.Tomita: "Application of chemical imaging sensor to electrogenerated pH distribution"Jpn.J.Appl.Phys. 37. L353-L355 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, S.Nomura, T.Nakanishi, S.Takamatsu, K.Tomita, T.Yoshinobu and H.Iwasaki: "Scanning Chemical Microscope for the Visualization of a Microscopic pH Distribution"BUNSEKI KAGAKU. 47. 369-373 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, S.Nomura, S.Takamatsu, K.Tomita, T.Yoshinobu and H.Iwasaki: ""High Resolution Chemical Imaging Sensor Using Semiconductor Si"(in Japanese)"Trans.IEE of Japan. 118E. 584-589 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Iwasaki, T.Harada, Abu Bakar Md.Ismail and T.Yoshinobu: "A Novel Chemical Senosr and Its Applications(in Japanese, review paper)"Materials Integration. 12. 47-52 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Tanaka, T.Yoshinobu and H.Iwasaki: "Application of chemical imaging sensor to electtophysiological measurement of a neural cell"Sensors & Actuators B. 59. 21-25 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.B.Md.Ismail, T.Harada, T.Yoshinobu, H.Iwasaki, M.J.Schoning and H.Luth: "Investigation of pulsed laser-deposited Al_2O_3 as a high pH-sensitive layer for LAPS-based biosensing applications"Sensors & Actuators B. 71. 169-172 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu, T.Harada and H.Iwasaki: "Application of the pH-imaging sensor to determining the diffusion coefficients of ions in electrol solutions"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. L318-L320 (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hirata, H.Iwata, A.B.Md.Ismail, H.Iwasaki, T.Yukimasa and H.Sugihara: "Surface modification of Si_3N_4-coated silicon plate for investigation of living cells"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 6441-6442 (2000)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.B.Md.Ismail, T.Yoshinobu and H.Iwasaki: "An organic film/SiO_2/Si heterostructure as a novel biological interface of a light-addressable potentiometric sensor"Trans.IEE of Japan E. 121. 94-99 (2001)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu, H.Ecken, A.Poghossian, H.Luth, H.Iwasaki and M.J.Schoning: "Alternative sensor materials for light-addressable potentiometric sensors"Sensors and Actuators. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.B.Md.Ismail, T.Yoshinobu and H.Iwasaki: "A novel low noise and low background measurement principle for light-addressable potentiometric sensors"Sensors and Actuators. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.J.Schoning, A.Poghossian, T.Yoshinobu and H.Luth: "Semiconductor-based field-effect structures for chemical sensing"SPIE. (in press).

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yoshinobu, H.Ecken, A.Poghossian, A.Simonis, H.Iwasaki, H.Luth and M.J.Schoning: "Constant-current-mode LAPS for detection of penicilin"Electroanalysis. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Iwasaki, T. Harada, Abu Bakar Md. Ismail and T. Yoshinobu: "A Novel Chemical Senosr and Its Applications (in Japanese)"Materials Integration. 12. 47-52 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Tanaka, T. Yoshinobu and H. Iwasaki: "Application of Chemical Imaging Sensor to Electrophysiological Measurement of a Neural Cell"Sensors & Actuators B. 59. 21-25 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Abu Bakar Md. Ismail, T. Harada, T. Yoshinobu and H. Iwasaki: "Investigation of Pulsed Laser-Deposited Al_2O_2 as a high pH-sensitive layer for LAPS-based biosensing applications"Sensors & Actuators B. (in press).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Yoshinobu, T. Harada and H. Iwasaki: "Applicaticn of the pH-imaging sensor to determining the dlffusion coefficients of ions in electrolytic solution"Jpn. J. Appl. Phys.. (in press).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yoshinobu,H.Iwasaki et al.: "Application of Chemical Imaging Sensor to Electrogenerated pH Distribution" Jpn.J.Appl.Phys.37. L353-L355 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾他: "微小領域二次元pH分布可視化のための光走査型化学顕微鏡" 分析化学. 47. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanaka,T.Yoshinobu and H.Iwasaki: "Application of Chemical Imaging Sensor to Electrophysiological Measurement of a Neural Cell" Sensors & Actuators B. (in press).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 岩崎裕、吉信達夫: "pHイメージセンサを用いた細菌コロニーのイメージング" 応用物理. 66・5. 488-489 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yoshimobu et al.: "Visualization of Chemical Waves in Belousov-Zhabotinsky Reaction by Chemical Imaging Sensors" Journal of Electrochemical Society. 144・11. 3919-3921 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yoshimobu et al.: "Application of Chemical Imaging Sensor to Electrogenerated pH Distribution" Japanese Journal of Applied Physics. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾 基 他: "微小領域二次元pH分布可視化のための光走査型化学顕微鏡" 分析化学. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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