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半導体デバイスを応用した分析チップ用高解像度化学イメージングシステム

使用半导体器件的用于分析芯片的高分辨率化学成像系统

基本信息

批准号：
14F04037
负责人：
吉信達夫
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04037/
关键词：
化学センサ LAPS 化学イメージセンサ

项目摘要

本研究では、微小流体デバイスに組み込み可能な半導体化学センサとして期待される light-addressable potentiometric sensor (LAPS)の空間分解能を向上させる新しい原理の実証と装置の開発を行った。LAPSは、画素構造や配線を形成することなく、光照射位置ごとにpHやイオン濃度の読み出しが行える光アドレス機能を有しており、1枚のセンサチップ上で複数の検体やイオンを測定したり、空間分布を画像化することができる。LAPSは、半導体センサ裏面の光照射で発生した電子・正孔対が、センサ表面のイオン濃度に応答して形成される空乏層で電荷分離される際に生じる電流を信号として検出する。このとき、面内方向への電荷の拡散によって空間分解能が決まる。本研究では、光をパルス状に照射し、過渡電流を時間分解的に測定することによって、照射点近傍のイオン濃度を高い空間分解能で測定する方法を開発した。前年度までの研究でこの原理の実証が行えたので、最終年度はさまざまなパラメータを変化させて測定条件の最適化を行った。実験により、パルス照射後の電流信号の積分時間に対する空間分解能の依存性を得ることができた。例として、積分時間2μsおよび10μsにおける空間分解能はそれぞれ110ミクロンおよび240ミクロンであった。積分時間を2μsより短くすることによって空間分解能をさらに向上できることが示されたが、S/N比との間にトレードオフ関係が認められた。実際にこの方法を用いて微細テストパターンのイメージングを行い、高解像度の化学イメージが得られることを確認した。また、pH感度については、従来法と本質的に同じ値を得ることができた。

In this study, microfluidic thermodynamics may be used in semi-bulk chemical experiments. It is expected that the space decomposition of light-addressable potentiometric sensor (LAPS) will be able to improve the performance of the new principle. The LAPS and pixel wiring devices are used to form the optical system, the light exposure position is sensitive to the pH, the optical transmission machine is capable of measuring the multiplicative data, and the spatial distribution is visualized. The LAPS and semi-telescopic surfaces are illuminated by light from the positive aperture of the solar cell and the surface temperature of the solar cell. The response is that the battery is empty, the charge is separated, and the current signal is out of the box. The energy of space decomposition is affected by the temperature, the in-plane direction and the charge dispersion. In this study, the measurements of radiation intensity, photometric radiation, transient current time decomposition, radiation temperature near the radiation point, high temperature and high space decomposition energy analysis method are used to determine the temperature. In the previous year, the principle of the study was carried out in the first half of the year, and in the most recent year, the conditions were optimized. After exposure to radiation, the current signals are actively divided into time and time, and the space decomposition energy is highly dependent. For example, the space decomposition of 2 μ s, 10 μ s, 2 μ s, 10 μ s, 10 μ s, 10 The space decomposition can be divided into two parts in a short period of time, and the space decomposition can be divided into two parts: the space decomposition can be divided into two parts. The method of international communication uses micro-scale, high-resolution chemistry, high-resolution chemistry and confirmation. The sensitivity of pH and that of Laifa are similar to those of Laifa.