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イオン・光・蛍光分布を同時検出可能なバイオイメージセンサの実現と応用

研究課題

研究課題/領域番号 11J00019
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

中澤 寛一  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードバイオセンサ / イメージセンサ / 蛍光 / マルチモーダルセンサ / pH / ケミカルセンサ
研究概要

近年,トランジスタの集積度が18~24ヵ月で倍増するという"ムーアの法則"が限界に差しかかっている.そこで,LSI(Large Scale Integration)にセンサなどを組み入れて多機能化し,付加価値を与える"More than Moore"技術の開発が注目されている.また,医療,環境,食品などの分野では,生化学現象を検出するバイオセンサが注目されている.こういった分野では,様々な側面から現象を解析することが重要であり,複数の現象を検出できる多機能なセンサの開発が注目されつつある.本研究は,LSI技術とバイオ技術を融合することで,これまでにない価値を有する高機能,多機能で独創的なセンサシステムを提案するものである.
これまでの研究によって,化学現象を計測するうえで重要な情報の一つであるpH(水素イオン濃度の指標)および光強度を2次元でリアルタイムに画像化するイメージセンサを実現した.本研究では,これらの機能に加えて蛍光(特定波長の光強度)を検出すること機能を付加したバイオイメージセンサを提案・実現する.蛍光反応は,取り扱いが容易なうえ情報量が多く,生化学などの分野において重要な計測技術である.
一般的に蛍光の検出には,蛍光標識および蛍光スキャナを使用する.しかし,蛍光スキャナには光学フィルタや光源,バンドパスフィルタが必要となるため装置が大型化してしまう.そのため,蛍光検出とpH検出を可能にするイメージセンサの実現には,光学フィルタや顕微鏡などの光学系が不要なセンサ構造を実現する必要がある.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していた,イオン・光・蛍光マルチモーダルイメージセンサのプロセス開発およびセンサ試作・基礎特性の評価を行うことができた.また,蛍光検出の精度および限界を向上させるため,新たなセンサ構造の提案およびプロセス開発を行った.

今後の研究の推進方策

イオン・光・蛍光マルチモーダルイメージセンサの基礎評価および応用を検討する過程で;感度および画素バラつきが不十分であることが判明した.これらの問題点は,プロセスおよび回路設計により改善することが見込まれる.今後は,実際に細胞観察などの基礎研究を並行して行い,改善点を見つけていく必要がある.

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Multimodal sensor for simultaneous proton and light sensing using a hole and electron accumulation technique2012

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa, Hiroto Watanabe, Makoto Ishida, Kazuaki Sawada
    • 雑誌名

      Transactions on Electron Devices

      巻: 59 号: 6 ページ: 1780-1785

    • DOI

      10.1109/ted.2012.2191788

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of interference between pH and optical output signals in a multimodal bio-image sensor2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 11 号: 11 ページ: 2718-2722

    • DOI

      10.1109/jsen.2011.2157340

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multimodal bio-image sensor for real-time proton and fluorescence imaging2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B : Chemical

      巻: 180 ページ: 14-20

    • DOI

      10.1016/j.snb.2011.11.010

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] International Conference on BioElectronics, BioSensors, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS and Applications 20122012

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      International Expo and Conference on Analytrix & HPLC 2012
    • 発表場所
      National University of Singapore, Singapore
    • 年月日
      2012-11-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Bio-image Sensor for real-time pH and optical imaging2012

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      International Expo and Conference on Analytrix & HPLC 2012
    • 発表場所
      Chicago, USA+
    • 年月日
      2012-10-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] pH・蛍光融合バイオイメージセンサの研究・開発2012

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一
    • 学会等名
      第21回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      国立京都国際会館,京都
    • 年月日
      2012-08-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Proposition of multimodal bio-image sensor and its application2012

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on LifeChips
    • 発表場所
      カリフォルニア(アメリカ)
    • 年月日
      2012-02-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] pH・蛍光マルチモーダルイメージセンサの提案・応用2011

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一
    • 学会等名
      第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2011-11-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子・正孔蓄積技術(HEAT)を用いたマルチモーダルセンサ2011

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一
    • 学会等名
      第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2011-11-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子・正孔蓄積技術を用いた情報センシングの提案~イオン・光マルチモーダルセンサへの応用~2011

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 年月日
      2011-11-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A simultaneous multimodal sensor for proton and light sensing using a hole and electron accumulation technique2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      IEEE Sensors 2011 Conference
    • 発表場所
      リムリック(アイルランド)
    • 年月日
      2011-10-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multimodal proton and fluorescence image sensor for bio applications2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      VLSI-SoC 2011
    • 発表場所
      香港(中国)
    • 年月日
      2011-10-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] デュアルキャリアハンドリング法を用いたイオン・光マルチモーダルセンサの製作2011

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] イオン・蛍光マルチモーダルイメージセンサ2011

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multimodal bio-image sensor for real-time proton and fluorescence imaging2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      IEEE Transducers 2011 Conference
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2011-06-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A filter-less multi-wavelength fluorescence detector2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Nakazawa
    • 学会等名
      IEEE Transducers 2011 Conference
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2011-06-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tut.ac.jp/english/newsletter/archive/no6/research_highlights/research03.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/icg/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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