大面積かつ高速なバイオ化学イメージングデバイスの開発

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本課題では、半導体化学センサを用いた化学物質分布の可視化システムにおいて、大面積の試料を短時間でスキャンできる技術の開発を目指した研究を行った。このシステムでは、センサ面上の化学物質分布に対応して半導体中に形成される空乏層幅の面内分布を読み出すために、光ビームでセンサ基板を走査し、各ピクセル位置における光電流値を計測することによってマッピングを行う。従来は、レーザービームを機械的に走査する方式を用いていたが、本課題ではこれまでにVCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER)アレイや有機ELディスプレイパネルを光源として用いることにより、機械的な走査なしで高速な読み出しを可能にした。最終年度はさらにDMD (Digital Mirror Device)パネルを用いることによって非常に多数のピクセルをアドレスできるシステムを開発した。開発したシステムは480×320ピクセルのDMDパネルの各ミラーを最高720Hzで駆動することができ、20.8×15.6mm^2の測定領域を照明する場合、1ピクセルの大きさは43×43μm^2となる。試作したシステムを用いて実際に高解像度の化学イメージを測定できることを確認した。この方式では、複数のピクセルからなる測定スポットを用いることによって解像度を変えることができるため、はじめは低解像度で試料全体を観察し、徐々に高解像度に切り替えて試料の一部にズームインする、といったフレキシブルなイメージングが可能であることを示した。