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

• 研究課題/領域番号: 24310098
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吉信 達夫 東北大学, 医工学研究科, 教授 (30243265)
• 研究分担者: 宮本 浩一郎 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70447142)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 化学センサ / 化学イメージセンサ / 化学イメージ / 反応ダイナミクス

研究成果の概要

本研究では、半導体センサ上に載せた試料内のpHやイオン濃度の面内分布を可視化することができる化学イメージセンサを高速化し、従来のような静止画記録だけではなく、毎秒最高1000コマで動画記録できるシステムを実現した。また、センサ面上に構築された微小流体デバイスにおける流路内の反応の動的解析や、腐食に伴う金属表面近傍のpH分布測定など、本センサシステムによる動画記録のさまざまな応用について検討を行った。

研究成果

• [国際共同研究] Aachen University of Applied Sciences(ドイツ)
• [雑誌論文] A Novel Data Acquisition Method for Visualization of Large pH Changes by Chemical Imaging Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, S. Sakakita and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 56 号: 3 ページ: 492-494
  • DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2015-330
  • NAID: 130005138502
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of electroosmotic micropumps to a microfluidic system combined with a light-addressable potentiometric sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: X.-L. Li, S.-B. Liu, J.-T. Liang, K. Miyamoto and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: physica status solidi a 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1500-1504
  • DOI: 10.1002/pssa.201532879
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Visualization of the recovery process of defects in a cultured cell layer by chemical imaging sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, B. Yu, H. Isoda, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 印刷中 ページ: 965-969
  • DOI: 10.1016/j.snb.2016.04.018
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent Developments of Chemical Imaging Sensor Systems Based on the Principle of the Light-Addressable Potentiometric Sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshinobu, K. Miyamoto, T. Wagner and M. J. Schoening
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 207 ページ: 926-932
  • DOI: 10.1016/j.snb.2014.09.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Application of Chemical Imaging Sensor to in-situ pH Imaging in the Vicinity of a Corroding Metal Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, S. Sakakita, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 183 ページ: 137-142
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2015.07.184
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel Photoexcitation Method for Light-Addressable Potentiometric Sensor with Higher Spatial Resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Seki, K. Miyamoto, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 7 号: 6 ページ: 067301-067301
  • DOI: 10.7567/apex.7.067301
  • NAID: 210000137147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Device Simulation of the Light-Addressable Potentiometric Sensor for the Investigation of the Spatial Resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Miyamoto, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 204 ページ: 659-665
  • DOI: 10.1016/j.snb.2014.08.016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Speed Chemical Imaging Inside a Microfluidic Channel (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, A. Itabashi, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 194 ページ: 521-527
  • DOI: 10.1016/j.snb.2013.12.090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Study and Simulation of Light-Addressable Potentiometric Sensors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Miyamoto, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: physica status solidi (a) 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1467-1472
  • DOI: 10.1002/pssa.201330354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency Behaviour of Light-Addressable Potentiometric Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: C. F. Werner, T. Wagner, T. Yoshinobu, M. Keusgen and M. J. Schoening
  • 雑誌名: physica status solidi (a) 巻: 210 号: 5 ページ: 884-891
  • DOI: 10.1002/pssa.201200929
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of enzymatic reaction in a microfluidic channel using chemical imaging sensor (2013)
  • 著者名/発表者名: Ko-ichiro Miyamoto, Yuji Hirayama, Torsten Wagner, Michael J. Schöning, Tatsuo Yoshinobu
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 113巻 ページ: 768-772
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2013.08.089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Imaging of the Concentration Profile of Ion Diffusion in a Microfluidic Channel (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, H. Ichimura, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 189 ページ: 240-245
  • DOI: 10.1016/j.snb.2013.04.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed chemical imaging system based on front-side-illuminated LAPS (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Itabashi, N. Kosaka, K. Miyamoto, T. Wagner, M. J. Schoning, T. Yoshinobu
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 182(掲載確定) ページ: 315-321
  • DOI: 10.1016/j.snb.2013.03.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] High speed and high resolution chemical imaging based on a new type of OLED-LAPS set-up (2012)
  • 著者名/発表者名: Carl Frederik Werner, Torsten Wagner, Ko-ichiro Miyamoto, Tatsuo Yoshinobu, Michael J. Schöning
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B:Chemical 巻: 175巻 ページ: 118-122
  • DOI: 10.1016/j.snb.2011.12.102
  • 査読あり
• [学会発表] A bubble-assisted electroosmotic micropump for a delivery of a droplet in a microfluidic channel combined with a light-addressable potentiometric sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: X.-L. Li, S.-B. Liu, J.-T. Liang, C. F. Werner, K. Miyamoto and T. Yoshinobu
  • 学会等名: The 16th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS2016)
  • 発表場所: Jeju (Korea)
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] A High-Q LC Resonance Circuit for the Readout of an EIS Capacitive Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, K. Hayashi, F. Werner,T. Wagner, M. Schoening and T. Yoshinobu
  • 学会等名: The 16th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS2016)
  • 発表場所: Jeju (Korea)
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] 化学イメージセンサを用いた新規細胞遊走アッセイ (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎, 于冰, 吉信達夫
  • 学会等名: 第60回化学センサ研究発表会（電気化学会第83回大会シンポジウム）
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 共振を利用したEIS容量化学センサの新規測定モードの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林昂佑, 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] In vivo Label-Free Microscopy Device Based on Field-Effect Sensor and Polymer Fibers for Deep Brain Imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, X. Jia, P. Anikeeva and T. Yoshinobu
  • 学会等名: Materials Research Society 2015 Fall Meeting
  • 発表場所: Botson (USA)
  • 年月日: 2015-11-29
• [学会発表] Development of LAPS-based Chemical Imaging Systems and their Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshinobu
  • 学会等名: 11th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS2015),
  • 発表場所: Penang (Malaysia)
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 半導体化学イメージセンサを利用したアノード近傍のその場測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 榊田さくら, 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 第32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: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 3Dプリンタを利用した流路デバイス作製の検討と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 第32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: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] Visualization of Defects on a Cultured Cell Layer by Utilizing Chemical Imaging Sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, B. Yu, T. Wagner, T. Yoshinobu and M. J. Schoening
  • 学会等名: Eurosensors XXIX
  • 発表場所: Freiburg (Germany)
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Developments and Applications of the Chemical Imaging Sensor Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshinobu
  • 学会等名: 4th International Symposium on Sensor Science (I3S2015)
  • 発表場所: Basel (Switzerland)
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] From the Light‐Addressable Potentiometric Sensor towards a Fully Integrated (Bio)chemical Sensor Platform (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Wagner, C. F. Werner, K. Miyamoto, T. Yoshinobu and M. J. Schoening
  • 学会等名: 4th International Symposium on Sensor Science (I3S2015)
  • 発表場所: Basel (Switzerland)
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Rapid Prototyping of Microfluidic Devices for On-chip Cell Assay Combined with a Chemical Imaging Sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, T. Wagner, T. Yoshinobu and M. J. Schoening
  • 学会等名: Engineering of Functional Interfaces 2015 (EnFI 2015)
  • 発表場所: Hannover (Germany)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] LAPS-based Optoelectronic Device for Mapping the Brain Activities in vivo (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, X. Jia, A. Canales, U. P. Froriep, K. Miyamoto, P. Anikeeva and T. Yoshinobu
  • 学会等名: Engineering of Functional Interfaces 2015 (EnFI 2015)
  • 発表場所: Hannover (Germany)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] Application of Electroosmotic Micropumps to a Microfluidic System Combined with a Light-addressable Potentiometric Sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: X. L. Li, S. B. Liu, J. T. Liang, K. Miyamoto and T. Yoshinobu
  • 学会等名: Engineering of Functional Interfaces 2015 (EnFI 2015)
  • 発表場所: Hannover (Germany)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of Enzymatic Reaction by Capacitive EIS Sensor with a Bridge Circuit (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kato K. Miyamoto andT. Yoshinobu
  • 学会等名: 10th International Symposium on Electrochemical Micro & Nanosystem Technologies (EMNT 2014)
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター, 宜野湾市
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-09
• [学会発表] In situ Observation of pH Change on the Metal Surface Caused by Electrolysis Corrosion (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sakakita, K. Miyamoto and T. Yoshinobu
  • 学会等名: 10th International Symposium on Electrochemical Micro & Nanosystem Technologies (EMNT 2014)
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター, 宜野湾市
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-09
• [学会発表] Real-time pH Imaging System Based on the Light-addressable Potentiometric Sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshinobu, K. Miyamoto, K. Kurosu, C. F. Werner, T. Wagner and M. J. Schoening
  • 学会等名: 10th International Symposium on Electrochemical Micro & Nanosystem Technologies (EMNT 2014)
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター, 宜野湾市
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-09
• [学会発表] Light-addressable Potentiometric Sensorを応用した化学イメージングシステムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉信達夫
  • 学会等名: 第57回化学センサ研究発表会（2014年電気化学秋季大会）
  • 発表場所: 北海道大学, 札幌市
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-29
  • 招待講演
• [学会発表] 化学イメージセンサを用いた細胞層の創傷イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 于冰, 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学, 札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Device Simulation of the Light-Addressable Potentiometric Sensor with a Novel Photoexcitation Method for a Higher Spatial Resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Seki , K. Miyamoto, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 学会等名: Eurosensors 2014
  • 発表場所: Brescia, Italy
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Enhancement of the Spatial Resolution of the Chemical Imaging Sensor by a Hybrid Fiber-Optic Illumination (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, K. Seki, Y. Guo, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 学会等名: Eurosensors 2014
  • 発表場所: Brescia, Italy
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Visualization of the Barrier Function of Small Intestine Model Using Chemical Imaging Sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, Y. Bing, J. Han, H. Isoda and T. Yoshinobu
  • 学会等名: Engineering of Functional Interfaces Workshop 2014 (EnFI2014)
  • 発表場所: Juelich, Germany
  • 年月日: 2014-07-14 – 2014-07-15
• [学会発表] Light-Addressable Potentiometric Sensor as Sensing Element in Plug-Based Microfluidic Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, T. Sato, T. Wagner, M. J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 学会等名: The 15th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS 2014)
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
• [学会発表] OLED-based and Embedded Sensor Platform for Chemical Imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: C. F. Werner, T. Yoshinobu, K. Miyamoto, M. J. Schoening and T. Wagner
  • 学会等名: The 15th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS 2014)
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
• [学会発表] Novel Photoexcitation Method of the Light-Addressable Potentiometric Sensor for Higher Spatial Resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: 郭媛元, 関耕介, 宮本浩一郎, Torsten Wagner, Michael Schoening, 吉信達夫
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] 化学イメージセンサを用いた隙間腐食等のその場観察への取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎, 榊田さくら, 吉信達夫
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 小型化学イメージセンサヘッドの開発と大腸菌コロニー検出への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤舞子, 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 第56回化学センサ研究発表会（電気化学会第81回大会シンポジウム）
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] バンドルファイバ光源と64点同時測定による高速化学イメージセンサの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 板橋彰徳, 宮本浩一郎, Torsten Wagner, 吉信達夫
  • 学会等名: 第54回化学センサ研究発表会(電気化学会創立第80周年記念大会シンポジウム)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-03-31
• [学会発表] スピンコート法による光アドレス電極製作の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊池敏次, Torsten Wagner, 宮本浩一郎,吉信達夫
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-30
• [学会発表] 半導体化学イメージセンサ～近年の進展とその応用例～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第165回春季講演大会
  • 発表場所: 東京電機大学(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] High-Speed Chemical Imaging Inside a Microfluidic Channel (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Itabashi, K. Miyamoto, T. Wagner, M.J. Schoening, T. Yoshinobu
  • 学会等名: The 17th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2013) & Eurosensors XXVII
  • 発表場所: Barcelona, Spain
• [学会発表] Theoretical Study and Simulation of Light-Addressable Potentiometric Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Miyamoto, T. Wagner, M. J. Schoening, T. Yoshinobu
  • 学会等名: Engineering of Functional Interfaces Workshop 2013 (EnFI2013)
  • 発表場所: Hasselt, Belgium
• [学会発表] 小腸培養細胞株を用いた多チャンネルTER測定と タイトジャンクション可視化 への取り組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎
  • 学会等名: 第26回日本動物細胞工学会2013年度大会 (JAACT2013)
  • 発表場所: ホテルフジタ福井
  • 招待講演
• [学会発表] マルチウェル構造を用いた微生物検出用LAPSシステムの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 半澤航平, 貝賀俊介, 宮本浩一郎, 吉信達夫, 野中菜々美, 井上祐司
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] TCAD Simulation of Light-addressable Potentiometric Sensor (2013)
  • 著者名/発表者名: 郭媛元, 宮本浩一郎, Torsten Wagner, Michael Schoening, 吉信達夫
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Device Simulation of the Light-addressable Potentiometric Sensor for High Spatial Resolution (2013)
  • 著者名/発表者名: 郭媛元, 宮本浩一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 2013年電気化学秋季大会・第55回化学センサ研究発表会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] Device-level Simulation of the Light-addressable Potentiometric Sensor for High-speed and High-resolution Chemical Imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Guo, K. Miyamoto, T. Wagner, M.J. Schoening and T. Yoshinobu
  • 学会等名: 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2013)
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク
• [学会発表] Development of the system for multi-channel TER measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, J. Han, T. Yoshinobu, H. Isoda
  • 学会等名: The 25th Annual and International Meeting of the Japanese Association for Animal Cell Technology(JAACT2012)
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] High-Resolution and High-Speed Chemical Imaging Sensor Based on Optical Fiber Array (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, N. Kosaka, T. Wagner, T. Yoshinobu
  • 学会等名: 2012 International Conference Oil Solid State Devices and Materials (SSDM 2012)
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] Light-Addressable Potentiometric Sensor and Light-Addressable Electrodes as a Combined Sensor-and-Manipulator Microsystem with High Flexibility (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Wagner, N. Shigihara, K. Miyamoto, J. Suzurikawa, F. Finger, M. J. Schoning, T. Yoshinobu
  • 学会等名: Eurosensors XXVI
  • 発表場所: クラクフ, ポーランド
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] Chemical Imaging of Ion Diffusion in a Microfluidic Channel (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, H. Ichimura, T. Wagner, T. Yoshinobu, M. J. Schoning
  • 学会等名: Eurosensors XXVI
  • 発表場所: クラクフ, ポーランド
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] High-Speed Chemical Imaging System Based on Front-Side-Illuminated LAPS (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Itabashi, N. Kosaka, K. Miyamoto, T. Wagner, T. Yoshinobu
  • 学会等名: The 14th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS 2012)
  • 発表場所: ニュルンベルク, ドイツ
  • 年月日: 2012-05-23
• [備考] 吉信・宮本研究室ホームページ
  • URL: http://www.bme.ecei.tohoku.ac.jp