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2013 年度 研究成果報告書

超伝導ナノストリップライン分子検出器による巨大分子質量分析

研究課題

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研究課題/領域番号 22246056
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

大久保 雅隆  独立行政法人産業技術総合研究所, つくばイノベーションアリーナ推進本部, 上席イノベーションコーディネータ (60356623)

研究分担者 吉川 信行  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70202398)
連携研究者 浮辺 雅宏  産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (00344226)
志岐 成友  産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (50342796)
全 信行  産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 研究員 (20455439)
鴨志田 薫  産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 招聘研究員 (50415775)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード超伝導検出器 / 質量分析 / 単一磁束量子 / 先端計測 / ペプチド / タンパク質 / 生体分子 / 飛行時間
研究概要

超伝導ナノストリップイオン検出器(SSID)を開発し、単一イオンに対して、1 nsのパルス幅、1 cm有感面積での分子量に依存しないイオン検出を実現した。超伝導トンネル接合検出器が0.3 K動作であるのに対して、SSIDは、実装が容易な4 K(液体ヘリウムの供給を必要としない冷凍機)で動作する。
SSIDの出力パルスからイオンの飛行時間を計測するために、単一磁束量子を使った超伝導デジタル回路(SFQ)による時間-デジタル変換回路(TDC)の開発した。SSIDとSFQ-TDCを組み合わせて、4 Kにてアナログ信号を処理し飛行時間をデジタル信号に変換し、室温に取り出すことにはじめて成功した。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (7件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 5件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Ion-induced dynamical change of supercurrent flow in superconducting strip ion detectors with parallel configuration2014

    • 著者名/発表者名
      N. Zen, S. Shiki, M. Ukibe, M. Koike and M. Ohkubo
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 104 ページ: 012601

    • DOI

      10.1063/1.4861225

  • [雑誌論文] Superconducting Tunnel Junction Detectors for Analytical Sciences2014

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo, S. Shiki, M. Ukibe, G. Fujii, N. Matsubayashi
    • 雑誌名

      IEEE Trans, Appl. Super

      巻: 24 ページ: 2400208

    • DOI

      10.1109/TASC.2014.2318316

  • [雑誌論文] Design and High-Speed Tests of a Single-Flux-Quantum Time-to- Digital Converter for Time-of-Flight Mass Spectrometry2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sano, et al
    • 雑誌名

      Superconductive Electronics Conference (ISEC), 2013 IEEE 14th International

      巻: 7-11 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1109/ISEC.2013.6604259

  • [雑誌論文] A2 x 2mm^2 superconducting strip-line detector for high-performance time-of-flight mass spectrometry2012

    • 著者名/発表者名
      A. Casaburi, E. Esposito, M. Ejrnaes, K. Suzuki, M. Ohkubo, S. Pagano, R. Cristiano
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Tech

      巻: 25 ページ: 115004

    • DOI

      10.1088/0953-2048/25/11/115004

  • [雑誌論文] Thicker, more efficient superconducting strip-line detectors for high throughput macromolecules analysis2011

    • 著者名/発表者名
      A. Casaburi, M. Ejrnaes, N. Zen, M. Ohkubo, S. Pagano, and R. Cristiano
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 98 ページ: 023702

    • DOI

      10.1063/1.3537808

  • [雑誌論文] Hot-spot detection model in superconducting nano-stripline detector for keV ions2011

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, S. Shiki, M. Ukibe, M. Koike, S. Miki, Z. Wang, and M. Ohkubo
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 4 ページ: 083101

    • DOI

      10.1143/APEX.4.083101

  • [雑誌論文] Charge-state-derivation ion detection using a superconducting nanostructure device for mass spectrometry2010

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, M. Ohkubo, M. Ukibe, K. Chiba-Kamoshida, S. Shiki, S. Miki, Z. Wang
    • 雑誌名

      Rapid Commun. Mass Spectrom

      巻: 24 ページ: 3290

    • DOI

      10.1002/rcm.4780

  • [学会発表] 超伝導ナノストリップイオン検出器(SSID)の出力波高値分布の改善2014

    • 著者名/発表者名
      全伸幸、志岐成友、藤井剛、浮辺雅宏、小池正記、大久保雅隆
    • 学会等名
      第62回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20140000
  • [学会発表] Design and High-Speed Tests of a Single-Flux-Quantum Time-to-Digital Converter for Time-of-Flight Mass Spectrometry2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sano, A. Takahashi, Y. Yamanashi, N. Yoshikawa, N. Zen, K. Suzuki, M. Ohkubo
    • 学会等名
      14^<th> International Superconductive Electronics Conference (ISEC)
    • 発表場所
      Cambridge, USA
    • 年月日
      20130000
  • [学会発表] Superconducting tunnel junction (STJ) detectors for ion-charge-number sensitive mass spectrometry2013

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo, N. Zen, M. Ukibe, S. Shiki, M. Koike
    • 学会等名
      14^<th> International Superconductive Electronics Conference (ISEC-14)
    • 発表場所
      Cambridge, USA
    • 年月日
      20130000
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of superconducting detectors to analytical instruments2013

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo
    • 学会等名
      3^<rd> International Workshop on Frontier Applications of Superconducting Devices (IWFASD2013)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20130000
    • 招待講演
  • [学会発表] 価数分離を可能にする超伝導ナノストリップイオン検出器の開発2013

    • 著者名/発表者名
      全伸幸、志岐成友、鈴木宏治、浮辺雅宏、小池正記、R. Cristiano、大久保雅隆
    • 学会等名
      第61回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130000
  • [学会発表] Nanostructure cryodetector for mass spectrometry2012

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo, K. Suzuki, N. Zen, S. Shiki, M. Ukibe, M. Koike, R. Cristiano, M. Ejrnaes, A. Casaburi, N. Yoshikawa, Y. Takahashi
    • 学会等名
      60^<th> ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      20120000
  • [学会発表] Superconducting tunnel junction detectors for mass spectrometry2012

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo, N. Zen, T. Kitazume, M. Ukibe, S. Shiki, M. Koike
    • 学会等名
      1st International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors (IWSSD2012)
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      20120000
    • 招待講演
  • [学会発表] Superconducting molecule detectors overcoming fundamental limits of conventional mass spectrometry2011

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo, et al
    • 学会等名
      14^<th> International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD-14)
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      20110000
  • [学会発表] True mass spectrometry realized by superconducting molecule detectors2011

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo, et al
    • 学会等名
      6th East Asia Symposium on Superconductor Electronics (EASSE2011)
    • 発表場所
      Yamagata, Japan
    • 年月日
      20110000
    • 招待講演
  • [学会発表] Breakthrough by superconducting particle detector in mass spectrometry2011

    • 著者名/発表者名
      M. Ohkubo
    • 学会等名
      26^<th> International Conference on Low Temperature Physics (LT-26)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      20110000
    • 招待講演
  • [学会発表] Chrge-State-Discrimination Ion Detction By Superconducting Stripline Detectors2010

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, K. Chiba, S. Miki, S. Shiki, Z. Wang, M. Ohkubo
    • 学会等名
      International Symposium on Superconductivity (ISS2010)
    • 発表場所
      Funabori, Tokyo
    • 年月日
      20100000
  • [図書] 現代質量分析学2013

    • 著者名/発表者名
      大久保雅隆(高山 光男, 早川 滋雄, 瀧浪 欣彦, 和田芳直 編)
    • 出版者
      化学同人、(分担執筆 : 7章 質量分析用検出器)
  • [図書] 超伝導現象と高温超伝導体2013

    • 著者名/発表者名
      大久保雅隆
    • 出版者
      エヌティーエス、(分担執筆 : 第7章 計測診断機器への応用)
  • [備考]

    • URL

      http://staff.aist.go.jp/m.ohkubo

  • [産業財産権] クライオスタット2014

    • 発明者名
      大久保雅隆、桐原英治
    • 権利者名
      産業技術総合研究所、(有)バックフィールド
    • 産業財産権種類
      特許番号未定特開2011-060864
    • 公開番号
      特開2011-060864
    • 取得年月日
      2014-05-30
    • 外国
  • [産業財産権] イオン価数弁別高速粒子検出器2011

    • 発明者名
      大久保雅隆、鈴木宏治
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許医
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2011/052407
    • 出願年月日
      2011-02-04
    • 外国

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公開日: 2015-06-25  

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