| 研究課題/領域番号 |
25220905
|
|---|
| 研究機関 | 静岡大学 |
|---|
研究代表者 |
川人 祥二 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40204763)
|
|---|
| 研究分担者 |
香川 景一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (30335484)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-05-31 – 2018-03-31
|
| キーワード | 電子デバイス・機器 / 先端機能デバイス / 撮像デバイス / 時間分解撮像 / バイオイメージング |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究課題では、極めて高い時間分解能と空間分解能を両立する超高時間分解撮像デバイスとその応用について研究を行っている。本年度は、昨年度の実績を踏まえて、時間分解能の更なる向上、極微弱光に対する高時間分解計測、さらに試作した素子の応用計測を実施し、以下の成果を得た。まず、提案する１次元のLEFM素子(ラテラル電界制御変調素子)を用いて極めて高い距離分解能を実現する光飛行時間型距離画像センサでは、1/fノイズを低減する改良により、距離分解能が0.2mmまで向上し、時間分解能としては、1.3psを得た。これは、半導体による距離画像センサとしては他に類をみない高い分解能である。また、本研究の１つの重要な研究課題であるバイオイメージング応用を目的とし、極微弱光に対する超高時間分解計測を可能にする撮像素子の開発に成功した。高時間分解と高感度(低ノイズ)性能を両立した２出力２段電荷転送方式のLEFM素子を実現し、10.8psの時間分解能と1.7電子の読出しノイズを達成した。このLEFM素子を用いた512×256画素の蛍光寿命イメージセンサにより、染色した細胞に対する蛍光寿命イメージの取得にも成功した。さらに、本素子が近赤外でも高い感度を有することに着目し、時間分解NIRS(近赤外分光)による脳活動イメージングへの応用を検討し、血液を含む生体の模擬的試料に対して、高い分解能でサブナノ秒領域での時間応答波形を得ることができ、時間分解NIRSイメージングが行えることを示した。
|
| 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
平成27年度末までの当初計画として、特に蛍光寿命イメージセンサにおいて、256×256画素で、時間分解能としては、数10psの寿命を計測すること、また生体組織からの自家蛍光に対するイメージングを試みることを目標として掲げている。平成26年度末の現時点で、512×256画素において、10.8psの時間分解能を得ており、数100psの寿命に対しては十分に高い精度での寿命計測が行える段階にある。また、細胞に対する蛍光寿命イメージングにも成功し、生体組織の自家蛍光に対するイメージングについても準備を進めている段階にある。論文業績としては、高距離分解能の光飛行時間距離画像センサに関する論文がOptics Express(IF=3.53)に採択され、また蛍光寿命イメージセンサについては、2015年2月のISSCC(半導体分野で最大かつ最も権威のある国際会議)に論文が採択され、IEEE J. Solid-State Circuits(IF=3.11)の特集号対象論文として推薦されるなど、 成果を裏付ける論文業績も上がっている。これらから、研究は概ね順調に進展していると判断される。
|
| 今後の研究の推進方策 |
蛍光寿命イメージセンサについては、平成27年度末を目標に、数10psの寿命まで計測できるよう、性能向上を図ること、生体組織の自家蛍光に対するイメージングを実施し、その課題などを明らかにする。また、超解像技術を本蛍光寿命センサに応用することで、特定の自家蛍光物質(特にFAD)のみによる寿命計測を容易にし、ガン細胞の検出に有効な手段となる可能性がある。試作したセンサの応用計測として、これらについても検討する。
|
