2021 年度研究成果報告書

CMOSインピーダンスセンサーアレイによる単一細胞の非標識非侵襲計測技術の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	19K04539
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関	立命館大学
研究代表者	宇野重康立命館大学, 理工学部, 教授 (40420369)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	インピーダンス / 細胞 / CMOS / 集積回路 / 電気化学 / センサー
研究成果の概要	本研究ではCMOS集積回路チップ上に高密度でアレイ化された数マイクロメートル程度のサイズの微小電極を用いたインピーダンス計測を可能にし、チップ上に接着した細胞の非侵襲的かつリアルタイムな計測に向けたセンサー技術を研究開発した。一辺4.0マイクロメートルの微小電極を256個アレイ化しデジタル信号によりそのうち一つをランダムアクセスできる集積回路チップを試作してインピーダンス計測を可能にするとともに、そのチップを細胞培養ディッシュ底面に実装した。また、微小電極による単一細胞インピーダンス計測を再現する数値シミュレーション技術を確立し、それを解析式により表現し等価回路モデルに組み入れた。
自由記述の分野	バイオセンシングおよび集積回路
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の学術的意義は、今まで殆ど解明されていなかった微小電極による接着細胞のインピーダンス計測に関する理論的知見を明らかにするとともに、それを実現するためのCMOS集積回路チップ上の微小電極作製技術と測定用電子回路技術を発展させたことにある。また社会的意義は、本研究成果を基盤として、単一細胞の電気的特徴量を非侵襲リアルタイムで計測可能とすることにより、様々な細胞生理・薬理に関する新たな知見が期待され、それにより医学・薬学研究に新たなツールを提供できる可能性にある。