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2012 年度 実績報告書

細胞機能解明のためのイオン・蛍光マルチモーダルイメージセンサシステム創製

研究課題

研究課題/領域番号 24226010
研究種目

基盤研究(S)

研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

澤田 和明  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40235461)

研究期間 (年度) 2012-05-31 – 2017-03-31
キーワード集積化バイオセンサ / イメージセンサ / フィルタレス蛍光
研究概要

同一画素で,神経伝達物質・光・蛍光を検出可能な,マルチモーダルセンサをアレイ化し,細胞に存在するイオンチャネルの動き,働きを弁別できるマルチモーダルバイオイメージセンサのの実現を目指している.
製作を目指すマルチモーダルバイオイメージセンサは一般的な細胞の大きさに比べて十分小さな解像度 1ミクロン以下をめざし,フレームレートは,神経伝達物質が放出する時間数ミリ秒以下を目指している.
H24年度はサブミクロンに向けたプロセス開発,システム開発,ならびにイオンイメージセンサの画素構成を検討進めてきた.従来の画素構成の単純化や構成の変更により,従来のイオンイメージセンサに比べて,画素寸法が10%以下に縮小できる見通しが立った.ただし,これはこれまで我々が従来立ち上げた2ミクロンイオンイメージセンサプロセスを用いた.
高精細,高画素密度イオンイメージセンサを用いて,細胞からの神経伝達物質をとるためには読み出し速度の向上も課題として,昨年度検討を進めてきた.その結果,各列にAD変換器を導入すること,並びに読み出し方法の再検討で10msec以下でフレームレートで読み出せる見通しが立った
フィルタレス蛍光検出のためのプロセスの最適化が必要となり,Well濃度と深さの最適化を行い,シミュレーション上で最適化をおこなった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

作製に関しての,ロットの投入が遅れたが,マルチモーダルイメージセンサの,微細化の設計ならびに高速化の見通しを立てることができた.また,フィルタレス蛍光検出のための,構造の最適化,並びにプロセスの検討も終了し,おおむね順調に進んでいると判断した.

今後の研究の推進方策

平成26年度は, H24, 25年度に検討を行った,0.18ミクロンCMOSプロセスをベースとして,超高精細のプロトタイプの試作を進める.また,高速化の検討は,実際に実際にコラムパラレルAD変換器を内蔵したディジタルイオンイメージセンサを設計,並びに試作を行う.さらに,蛍光検出能力向上に関しては, 平成24年度にシミュレーションで最適化を進めた条件で,本学のLSI試作工場で実際に作製し,その能力が向上することを確認する. また,このセンサの用途開拓を進めるため, 生理学関連研究者と連携し,海馬のスライスなどを利用して,チップとして必要な他の能力(対薬品性や時間的安定性)を検討する.

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Comparison of label-free ACh-imaging sensors based on CCD and LAPS2013

    • 著者名/発表者名
      Carl Frederik Werner, Shoko Takenaga, Hidenori Taki, Kazuaki Sawada, Michael J. Schöning
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 177 ページ: 745-752

    • DOI

      10.1016/j.snb.2012.11.012)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] [pH]o imaging in proton releasing cells by an ion image sensor-based chemical microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakurai, Hidenori Taki, Koichi Okumura, Yasuko Fukushi, Susumu Terakawa, and Kazuaki Sawada
    • 雑誌名

      Proceedings of The 14th Internatinal Meeting on Chemical Sensors ( IMCS2012 )

      巻: 1 ページ: 273-274

    • DOI

      10.5162/IMCS2012/3.2.4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CCD-Type Multi-Ion Image Sensor with Two Kinds of Plasticized Poly(vinyl chloride) Membranes2012

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Hattori, Yusuke Kojima, Kenta Tokunaga, Yoshitomo Masaki, Ryo Kato and Kazuaki Sawada
    • 雑誌名

      Proceedings of The 14th Internatinal Meeting on Chemical Sensors ( IMCS2012 )

      巻: 6 ページ: 967-970

    • DOI

      10.5162/IMCS2012/P1.3.14

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CCD Based Ion Image Sensors for Novel Bio Imaging-Fusion of Sensor Technology LSI Technology2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Sawada
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE Optical MEMS and Nanophotonics Conference 2012

      巻: 1 ページ: 214-215

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DEVELOPMENT OF OPTO-CHEMICAL MICROSCOPE SYSTEM FOR SPATIO-TEMPORAL ANALYSIS OF SIGNALS IN SELF-ORGANIZED NEURONS2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Takahashi, Junpei Nishimoto, Yoshinaga Uemura, Kazuya Atsumi, Toshiaki Hattori, Masato Futagawa, Koichi Okumura, Makoto Ishida, and Kazuaki Sawada
    • 雑誌名

      Proceedings of The 16th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS 2012)

      巻: 1 ページ: 734-736

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bio-image Sensor for real-time pH and optical imagin2012

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

      Proceedings of International Expo and Conference on Analytrix & HPLC 2012, Journal of Chromatography & Separation Techniques

      巻: Vol.3 Issue6 ページ: 61

    • DOI

      10.4172/2157-7064.S1.004

    • 査読あり
  • [学会発表] フィルタレス蛍光センサの検出ばらつき低減2013

    • 著者名/発表者名
      中澤寛一,山﨑敬太,秋田一平,三澤宣雄,石田誠,澤田和明
    • 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、神奈川
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] シリコンプレーナプロセスによるゲート付きナノイオンチャネルデバイスのイオン電流評価2013

    • 著者名/発表者名
      西本淳平,高橋一浩, 上村義永,渥美和矢,服部敏明,二川雅登,奥村弘一,石田 誠,澤田和明
    • 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、神奈川
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] ATPイメージセンサの構築およびグルタミン酸応答のリアルタイム解析2013

    • 著者名/発表者名
      林 昇, 滝 秀範,櫻井孝司, 奥村弘一,澤田和明
    • 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、神奈川
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] CCD/CMOS技術を利用したバイオイメージセンサ2013

    • 著者名/発表者名
      澤田和明
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋、愛知
    • 年月日
      20130320-20130322
  • [学会発表] Characterization of a Neuron-like Cell Model Culture for Silicon Nitride Surface-based Image Sensors2012

    • 著者名/発表者名
      Johan Medina, Hideo Mogami, Takashi Sakurai, Kazuaki Sawada
    • 学会等名
      Nanotechnology Conference2012
    • 発表場所
      Xcaret, Mexico
    • 年月日
      20121031-20121103
  • [学会発表] 128 x 128画素 電荷転送技型pH・光マルチモーダルイメージセンサ2012

    • 著者名/発表者名
      太斎文博,二川雅登,鈴木大貴,大竹涼太,石田 誠,澤田和明
    • 学会等名
      第29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
      北九州市
    • 年月日
      20121022-20121024
  • [学会発表] Gate Controlled Ionic Transport Nanofluidic Channel Fabricated by Silicon Planer Process2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Takahashi, Junpei Nishimoto, Yoshinaga Uemura, Kazuya Atsumi, Toshiaki Hattori, Masato Futagawa, Koichi Okumura, Makoto Ishida, and Kazuaki Sawada
    • 学会等名
      the 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials (2012 SSDM)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20120925-20120927
  • [学会発表] LSI技術によるイオンイメージセンサ開発と応用2012

    • 著者名/発表者名
      澤田和明
    • 学会等名
      2012秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学、愛媛
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] Label-free real-time imaging of neurotransmitter releases from neurons by an ion image sensor-based chemical microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakurai and Kazuaki Sawada
    • 学会等名
      2012 International Symposium on Chemical-Environmental-Biomedical Technology (isCEBT2012)
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 年月日
      20120902-20120905
  • [学会発表] Developments of ion image sensor - Fusion of bio-sensor technology and LSI technology –2012

    • 著者名/発表者名
      澤田和明
    • 学会等名
      Tsukuba Nanotechnology Symposium2012
    • 発表場所
      つくば大、つくば
    • 年月日
      20120726-20120727
    • 招待講演
  • [学会発表] CCD Based Ion Image Sensors for Novel Bio Imaging-Fusion of Sensor Technology LSI Technology

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Sawada
    • 学会等名
      IEEE Optical MEMS and Nanophotonics Conference 2012
    • 発表場所
      Banff, Alberta, Canada
    • 招待講演
  • [学会発表] Ion Image sensors Based on CCD/CMOS Techonlogy – Fusion of Sensor and LSI Technology

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Sawada
    • 学会等名
      IEEE Sensors2012
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 招待講演
  • [学会発表] 脂溶性陽イオンに応答するイオンイメージセンサの応用

    • 著者名/発表者名
      玉村葉一朗, 加藤亮, 澤田和明, 服部敏明
    • 学会等名
      日本分析化学会61年会
    • 発表場所
      金沢大学、石川
  • [学会発表] フロー型CCDイオンイメージセンサの電位応答特性

    • 著者名/発表者名
      渡辺翔太, 加藤亮, 澤田和明, 服部敏明
    • 学会等名
      第43回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学、愛知
  • [学会発表] 化学光学融合顕微鏡の開発と神経機能多次元計測への応用

    • 著者名/発表者名
      西本淳平,櫻井孝司,滝 秀範,高橋一浩,奥村弘一,石田 誠,澤田和明
    • 学会等名
      電気学会 バイオ・マイクロシステム研究会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所,東京
  • [学会発表] A 128 X 128 PIXELS CHARGE TRANSFER TYPE PH AND PHOTO IMAGE SENSOR WITH HIGH DENSITY AND HIGH FRAME RATE

    • 著者名/発表者名
      F. Dasai, M. Futagawa, D. Suzuki, R. Otake, M. Ishida, K. Sawada
    • 学会等名
      Proceedings of The Sixth Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro/Nano Technologies IEEE APCOT 2012
    • 発表場所
      Nanjing,China
  • [図書] バイオイメージセンサ2012

    • 著者名/発表者名
      澤田和明,太齋文博,服部敏明
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      映像情報メディア学会誌
  • [図書] 異種機能デバイス集積化技術の基礎と応用-MEMS,NEMS,センサ,CMOS,LSIの融合- 「第18章バイオセンサ」2012

    • 著者名/発表者名
      澤田和明他
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [産業財産権] pHを特定する方法及びその装置並びにイオン濃度を特定する方法2013

    • 発明者名
      太齋文博、澤田和明、二川雅登
    • 権利者名
      太齋文博、澤田和明、二川雅登
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-004014
    • 出願年月日
      2013-01-11
  • [産業財産権] 生物・物理・化学現象検出装置における検査対象物保持装置およびこれを使用する検査装置2012

    • 発明者名
      櫻井孝司、澤田和明、寺川 進
    • 権利者名
      櫻井孝司、澤田和明、寺川 進
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-192608
    • 出願年月日
      2012-08-31

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公開日: 2015-05-28  

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