Ishida Akihiko

Faculty of Engineering Applied Chemistry Chemistry of Functional MoleculesAssistant Professor
Last Updated :2026/01/07

■Researcher basic information

Degree

  • Doctor of Engineering, Tohoku University

Researchmap personal page

Researcher number

  • 20312382

Research Field

  • Nanotechnology/Materials, Analytical chemistry

Educational Organization

■Career

Committee Memberships

  • Apr. 2016 - Mar. 2017
    日本分析化学会, ぶんせき編集委員, Society
  • 2009
    日本分析化学会北海道支部, 化学系学協会北海道支部2010冬季研究発表会実行委員, Society
  • 2007
    日本分析化学会, 分析化学年会実行委員, Society

■Research activity information

Awards

  • Jan. 2016, 日本分析化学会北海道支部, 北海道分析化学賞               
    簡易分析のためのバイオ・化学システムおよびマイクロ流体システムの構築
    石田晃彦

Papers

Other Activities and Achievements

Books and other publications

  • マイクロ流体分析               
    渡慶次 学, 真栄城 正寿, 佐藤 記一, 佐藤 香枝, 火原 彰秀, 石田 晃彦, Chapter5 マイクロチップクロマトグラフィー
    Oct. 2020, [Joint work]
  • 農産物・食品検査法の新展開 《普及版》
    山本, 重夫
    シーエムシー出版, Aug. 2016, 9784781311166, x, 265p, Japanese
  • 農産物・食品検査法の新展開 = Advanced inspection technology of agricultural products and foods
    山本, 重夫, 第IV編第1章色で見分ける細菌汚染スクリーニング法~新しいキシレノールオレンジ-鉄錯体法の技術~
    シーエムシー出版, Jul. 2010, 9784781302478, x, 265p, Japanese, [Contributor]
  • 水の分析
    日本分析化学会北海道支部, 厚谷, 郁夫, 田中, 俊逸, 4.7 フローインジェクション分析(FIA)
    化学同人, Jun. 2005, 9784759809916, x, 472p, Japanese, [Contributor]
  • リポソーム応用の新展開 : 人工細胞の開発に向けて
    秋吉, 一成, 辻井, 薫, 奥, 直人, 久保井, 亮一, 宝谷, 紘一, 第4節リポソームを利用した高感度計測法
    エヌ・ティー・エス, Jun. 2005, 4860430859, 4, 10, 683, 10, 12p, 図版14p, Japanese, [Contributor]

Affiliated academic society

  • 電気化学会               
  • 化学センサ研究会               
  • 日本分析化学会北海道支部               
  • 日本分析化学会               
  • 日本化学会               
  • The Japan Society for Analytical Chemistry               
  • The Chemical Society of Japan               
  • American Chemical Society               

Works

  • 北海道地域3大学新技術説明会にて成果発表               
    2012
  • 第24回国際計量計測展にて研究成果の発表と試作品の展示               
    2010
  • 第3回次世代医療システム産業化フォーラム2010にて技術発表               
    2010
  • 北海道大学・科学技術振興機構主催の北海道大学 新技術説明会にて技術発表               
    2009
  • 北海道大学工学系イノベーションブリッジ2007にて研究成果発表               
    2007

Research Themes

  • 農業の生産性と持続性の向上を支援する簡便・低コストな画期的スマート土壌診断システムの基盤技術の開発               
    オープンイノベーション研究・実用化推進事業基礎研究ステージ(基礎重要政策タイプ)
    Jul. 2023 - Mar. 2026
    渡慶次学, 石田晃彦, 丸山隼人, 細淵幸雄, 松田憲司
    生物系特定産業技術研究支援センター, 北海道大学・北海道立総合研究機構・BIPROGY株式会社, Coinvestigator, 05010a3
  • 大麻成分検出ペーパーデバイス開発
    産学が連携した研究開発成果の展開 研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP) 産学共同(本格型)
    2022 - Mar. 2026
    安部寛子, 渡慶次 学, 高橋秀依
    近年、違法な大麻栽培や大麻乾燥物の国内流通が増加しており、捜査機関はその取り締まりに苦慮している。また、大麻草に含有されるカンナビノイド類にリラクゼーション・鎮痛作用等が謳われ、大麻草抽出物がセルフメディケーション製品として市販され、健康被害も報告されている。そのため、捜査機関や化粧品、食品業界からは、法規制成分であるカンナビノイド(THC)を精度よく簡便に検出する技術に高い関心が集まっている。そこで本事業では、このような製品中にTHCが含有されているか否かを簡単に正確に判定するペーパーデバイスを開発する。公的機関で利用される信頼性のあるデバイスの開発を行い、安心・安全な社会づくりに貢献する。
    科学技術振興機構, 株式会社バイオデザイン, Coinvestigator not use grants, JPMJTR224B
  • 乳牛の分娩間隔短縮技術改良・実証事業               
    2024 年度日本中央競馬会畜産振興事業
    2024 - 2026
    公益財団法人 全国競馬・畜産振興会, 北海道大学, Coinvestigator
  • 育種・染色体操作を用いたサケ科魚類の魚卵アレルゲン性低減化の試み
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    清水 裕, 笹岡 友季穂, 藤本 貴史, 平松 尚志, 石田 晃彦, 渡慶次 学, 佐伯 宏樹
    進捗状況を3項目に分けて述べる。
    1.不妊魚の作出:ニジマスの卵と凍結保存したブラウントラウトあるいはサクラマスの精子を受精し、第二極体放出阻止処理により作出された雑種三倍体候補(A:ニジマス×ブラウントラウト、B:ニジマス×サクラマス)の倍数性を調査した。その結果、候補Aでは全25個体で、候補Bでは1個体を除く30個体が三倍体であった。これらの個体はPITタグで標識し、現在も継続して飼育している。(藤本)
    2.魚卵アレルゲン検知系の構築:引き続き、ニジマス卵アレルゲンであるβ’-component(BC)のペーパー免疫分析デバイスの構築に取り組んだ。デバイスは濾紙にインクを印刷して加熱する常法により作製し、インクで囲まれた領域を分析反応ゾーンとした。分析は、反応ゾーンに新規作製した抗BC抗体を固定化して試料、酵素標識抗BC抗体、発色試薬を順に加えて行う手順とした。本手法では、従来並みの感度(検出感度:約1 ng/mL)の分析が従来の1/100の時間(約20分)で可能となった。(渡慶次、石田)
    加えて、交雑種に対応した検知系に使用する抗体の作成のため、サクラマス排卵からBCを精製し、これを家兎に免疫し抗血清を作製した。(平松)
    3.不妊化魚の魚卵アレルゲン性の調査:全23個体の不妊化三倍体ニジマスの内臓組織に含まれるBCを測定したが、全個体の筋肉には魚卵アレルギー発症リスクが認められなかった。しかし、5個体において生殖線から少量のBCが検出されたが、その内3個体は目視にて明確な生殖腺の発達が観られた。目視で生殖線の発達が確認できなかった20個体について、生殖腺の組織切片を作製・観察し、その発達状況を確認した。その結果、3個体で発達中の卵母細胞が散在しているのが確認され、生殖腺の外観だけでアレルギー発症リスクの有無を見分けるのは困難であることが判明した。(清水、佐伯、笹岡、平松)
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 20K05903
  • Construction of a hybrid electrochemical micro-cell and its application to the analyses of trace biological substances
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    01 Apr. 2017 - 31 Mar. 2020
    Ishida Akihiko
    An electrochemical detector for next-generation miniaturized analytical devices for testing blood and urine has been developed. Miniaturization of devices allowing automatic flow-based measurement is one of the worldwide topics because it enables rapid diagnosis near the patient. These devices also require improving sensitivity. However, increasing the electrode area is counterproductive, and no other approach has been attempted. Therefore, this study focused on not the electrode area, but the geometry of the electrode. It demonstrated that the sensitivity was successfully improved by changing the geometry of the conventional shape of a disc to a concentric array of multiple ring electrodes. The proposed array electrode allowed the detection of a trace amount of dopamine in blood without special pre-concentration of a sample.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 17K05892
  • 2018年度 現場での即時検査が可能な高性能可搬型分析装置の開発 補助事業               
    研究補助開発研究
    Apr. 2018 - Mar. 2019
    石田 晃彦
    JKA, Principal investigator, Competitive research funding
  • ポータブル分析装置の高感度なマイクロ検出器の開発               
    研究成果展開事業(研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP))フィージビリティスタディ(FS)ステージ 探索タイプ
    Jan. 2015 - Dec. 2015
    石田 晃彦
    科学技術振興機構, Principal investigator, Competitive research funding
  • Development of next-generation diagnostic chip and its application to clinical diagnosis
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    31 May 2012 - 31 Mar. 2015
    TOKESHI Manabu, YUZAWA Yukio, AKIYAMA Shinichi, TANI Hirofumi, ISHIDA Akihiko
    We developed a diagnostic chip with a five biomarker panel for diabetic nephropathy. The biomarker panel of MCP-1, L-FABP, Angiotensinogen, CTGF, and Collagen IV was adopted for diabetic nephropathy. With standard and patient samples, we evaluated the performance of the panel diagnostic chip. For the detection of biomarkers, we confirmed the chip provides rapid analysis (total assay time of 12 min) with high sensitivity and it uses small volumes of the sample and reagent (0.5 μL each), and the obtained results correlated with that of conventional ELISA.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 24245013
  • Construction of a highly sensitive electrochemical detector on a microchip device with an integrated single comb-like array electrode and its application
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    2011 - 2013
    ISHIDA Akihiko
    In this study, a single comb-like electrode was studied, which was formed by arranging a number of microelectrodes at a given spacing. A thorough examination of the shape factors of the electrode led to electrochemical detection of more trace amounts of substances. High sensitivity has been achieved by the electrode alone with a characteristic shape. The electrode has good utility because a wide variety of target substances can be detected and the detection can be performed with a relatively cheap measuring apparatus. This electrode is expected to be used as a powerful detector for microfluidic analysis devices possibly demanded in a field of clinical diagnosis in near future.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 23550087
  • 刺激応答性ベシクルを利用する高感度電気化学検出バイオ分析チップの開発
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2006 - 2007
    石田 晃彦
    本研究では,微小流路内においてベシクル内から漏出させた電気化学活性物質をアンペロメトリーにより高感度に検出することが重要な課題である。電流値は電極面内に形成する測定物質の濃度勾配の積算値であるから,感度を上げるには作用電極の面積または濃度勾配を大きくすることが必要である。これまでに,電極面積を大きくすることは,S/N比を低下させるため有効ではないことを微小流体デバイスを用いて示した。これは,物質が電極反応により消費されながら流れる結果,電極の下流ほど電極垂直方向の濃度勾配が小さくなるためである。そこで,与えられた面積の中で濃度勾配を増加させることが必要になる。そのため,本研究では一本の電極を複数に分割して間隔を置いて配置するくし状の電極を検討した。電極がない部分で試料が補充されるので,下流側での濃度勾配の減少を抑えることができるからである。さらに十分な間隔があれば,分割したどの電極上でも同様の濃度勾配が形成されると推察される。くし形の電極については,これまでに2対の電極を用いて酸化還元を繰り返して感度を上げる検討は行われていたが,くし形電極単独での詳細な検討はなかった。そこで,ポリマー基板およびポリジメチルシロキサンを用いて,間隔をあけた2本の作用電極をもつ微小流体デバイスを作製し,このアプローチの妥当性を検証した。その際,微小流体デバイスで用いられる流速範囲で,物質の種類を変えることにより電流応答の拡散係数依存性を調べた。その結果,どの拡散係数およびどの流速でも間隔の増加とともに電流値は増加し,200μm近辺で最大一定となった。また,電流値を様々な拡散係数および流速で数値シミュレーションしたところ実験結果と一致した。以上から,このアプローチが妥当であり,微小流体デバイスで用いられる流速で様々な電気活性物質に適用できることを明らかにした。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18750056
  • The development of nanor eactor for high sensitive chemi luminescence analysis by using liposomes
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    2006 - 2007
    KAMIDATE Tamio, TANI Hirofumi, ISHIDA Akihiko
    Horseradish peroxidase (HRP) -encapsulated liposomes were prepared by freeze-thawing method. The number of HRP molecules trapped in liposomes was three times greater than that prepared by extrusion method HRP trapped in liposomes was directly detected by using luminol chemiluminescence (CL) with H_2O_2 without lysis of liposomes. The CL measurement conditions in both a lipid-free bulk solution and in liposomes were optimized in the concentrations of luminol and H_2O_2 by measuring the CL response curves, in which only one peak appeared and the CL intensity was maximal. The CL intensity observed in HRP-catalysed luminol CL in liposomes was a factor of seven greater than that observed in a lipid-free bulk solution. The detection limit in the direct detection of HRP encapsulated in liposomes was sensitive by a factor of 3 compared with that in HRP-catalysed luminol CL in a lipid-free bulk solution. In addition, HRP-trapped liposomes were combined to antibody in order to apply HRP-trapped liposomes to the marker in immunoassay. The CL intensity observed in antibody combined HRP-trapped liposomes was greater 125 times that in antibody combined HRP by avidin-biotin bond.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 18350037
  • 化学発光速度を指標とするリポソームの膜透過性の評価法の開発
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2005 - 2006
    上舘 民夫, 谷 博文, 石田 晃彦
    1.エオシンYを用いる膜透過性の評価
    リボソームの内水相にペルオキシダーゼ(POD)を封入し、その外水相にエオシンYと過酸化水素を添加すると、エオシンYと過酸化水素は迅速に膜を透過し、内水相においてPODを触媒とする化学発光反応が進行した。そこで、リン脂質であるフォスファチジルコリンに対して30〜45%のコレステロール含量を有するリボソームにPODを封入し、発光応答曲線を測定した。その結果、コレステロール含量が増大するほど発光初期速度は減少した。この結果から、エオシンYの発光初期速度が膜透過性を反映することがわかった。
    2.ピレン法による膜流動性の評価
    コレステロール含量が増大するほど発光初期速度は遅くなる原因として、コレステロール含量が増大するほどリボソームの膜流動性が減少することが考えられる。そこで、30〜45%のコレステロール含量を有するリボソームに蛍光プローブであるピレンを加え、膜流動性を評価した。その結果、コレステロール含量が増大するほど、膜流動性が減少した。したがって、エオシンYの発光初期速度を用いる方法が膜透過性の評価法として利用できることが明らかになった。
    3.膜透過性の速度論的解析
    リボソーム内へのエオシンYと過酸化水素の透過と化学発光反応を考慮して、発光初期速度を表す速度式を解析した。その結果、発光初期速度は膜透過速度定数、反応速度定数および基質初濃度で表された。また、反応速度定数および基質初濃度が一定のとき、発光初期速度は膜透過速度定数に比例することがわかった。エオシンYの膜透過速度定数を求めたところ、3.02x10^<-3> s^<-1>の値になった。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 17655028
  • 液体クロマトグラフィーの高性能マイクロシステムの構築とその生体分子分析への応用
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2004 - 2005
    石田 晃彦
    本課題の目的は,液体クロマトグラフィー(LC)の要素をガラスやポリマーチップ上に集積化したLCチップを作製し,これを生体分子の分離分析に適用してその有用性を実証することである。本年度は検出部である電極の面積が分離性能および感度(S/N比)に与える影響を検討した。その際,LCチップ間で生じる分離カラムの性能誤差が応答に影響しないよう同一の分離カラムで検討するために,分離カラムから出たバンドを分岐させ,それぞれ異なる電極で同時に検出するLCチップを作製した。電極は金をチップ上に蒸着することにより作製した。分岐部でバンドが等分されることについては蛍光顕微鏡法により確認した。このLCチップを用いて検討した結果,分離度は電極面積に依存しないことを確認した。これは分離カラム(2.5cm長,約10000段/m)から出た試料のバンド幅が電極幅よりも十分に大きいためである。バンド幅と理論段の関係を考慮すると,この結果は小さな分離カラムをもつLCチップ全般にあてはまるといえる。一方,S/N比に関しては電極面積が大きいほど減少した。この理由を電極表面上の試料の流体・拡散シミュレーションに基づいて考察した。すなわち,試料の電極反応が電極上流部で終了するため,電極面積が大きいほど下流部で面積過剰となり電極単位面積当たりに得られる電流値が減少するためと考察した。電極幅は50μm幅が最も有効であった。最後に,医学的な効果が報告されているカテキン類((+)-カテキン,エピカテキン,没食子酸エピガロカテキン)の分離を試みた。その結果,ベースライン分離を達成し,それぞれの検出限界は数百nMレベルであった。また,市販の各種茶飲料のカテキン分析に応用したところ,各成分の分離に加えて,茶葉の発酵の程度が各試料のクロマトグラムに反映していることが確認でき,実試料に対しても良好に適用できることを明らかにした。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 16750056
  • The investigation for high sensitive chemi luminescence method using nanoreactor as a marker
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    2003 - 2004
    KAMIDATE Tamio, TANI Hirofumi, ISHIDA Akihiko
    Liposomes encapsulated horseradish peroxidase(HRP) were prepared for applying the inner water phase in liposome to the nanoreactor for HRP-catalyzed chemiluminecence(CL) reaction. Phosphatidylcholine(PC), phosphatidylglycerol dimyristoyl(DMPG) and cholesterol were used as a component for liposome. The mole % of PC : DMPG : Chel was 8:1:1. The HRP-trapped liposome was prepared by extrusion method with polycarbonate filter. Homogentisic acid γ-lactone(HAL) and luminol were used as a CL reagent for the determination of horseradish peroxidase (HRP) encapsulated in liposomes. HRP was detected after the lysis of HRP-trapped liposomes with Triton X-100. CL response rate, detection limit and linear range of calibration curve for HRP in HAL CL were compared with those in ρ-iodophenol (ρ-IP) enhanced luminol CL. Maximal light emission in HAL CL appeared more rapidly compared to that in ρ-IP enhanced CL methods, thus resulting in remarkable reduction of CL measurement time. The detection limit for HRP in HAL CL was the same as that in ρ-IP enhanced lnminol CL. The linear range of calibration curve for HRP in HAL CL was improved by factors of 50 compared with that in ρ-IP enhanced luminol CL. From these results, it was found that HAL CL were superior to ρ-IP enhanced luminol CL for the determination of HRP encapsulated in liposomes.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), HOKKAIDO UNIVERSITY, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15350038
  • 高輝度光微細加工による生体内物質分析用微小電気化学反応セル創製に関する研究
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2003 - 2004
    坂入 正敏, 石田 晃彦
    本研究課題は、高輝度光(集光したパルスYAGレーザー照射)表面微細加工法と電気化学的手法により、酵素反応によって生体内で生成される過酸化水素などの、生体微量物質分析用微小電気化学セルをアルミニウム上に作製すること、さらに、対極などを取り付け微小電気化学分析システムにして、その性能を評価することを目的としている。
    昨年度は、アルミニウムを用いてアノード酸化、レーザー加工、電気めっきを用いて、2電極型システムを作製でき、K_3Fe(CN)_6/K_4Fe(CN)_6の混合溶液(約1.5μl)を用いてCV測定を行ったところ、アノードピーク電流の走査速度依存性や濃度依存性を確認できたが、ピーク形状および液漏れの問題があった。そこで、本年度は、流路などの形状の改良および作製工程の改良を行い、より完成度の高い生体微量物質分析用微小電気化学セルの作製およびその電気化学的特性評価を行った。
    微細溝および微細貫通孔には、レーザー照射後、再度アノード酸化することで、保護性の皮膜を形成し、電極部にはめっきにより金を析出させた。これら、再アノード酸化および金めっきにより、各種溶液で安定に動作可能な、理論内容量1.5μlの微小電気化学セルを作製できた。作製したセルを用いて、電気化学測定を行った結果、従来のマクロ電極と同様のサイクリックボルタモグラムが測定できた。すなわち、アノードピーク電流は電位走査速度の平方根に比例して増加し、その傾きから電極面積を見積もった結果、妥当な値を得ることができた。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15656177
  • 自己組織化システムを用いる高性能サイズ制御スポットテスト法
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    1998 - 1998
    石田 晃彦
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 東北大学, 97J06075
  • マイクロチップを利用する化学分析システムの開発               
    Competitive research funding

Industrial Property Rights

  • 血液検体のATP測定方法及びキット               
    Patent right, 石田 晃彦
    特許6295408
    02 Mar. 2018
  • ポータブルな液体クロマトグラフ及び液体クロマトグラフィー               
    Patent right, 石田 晃彦
    特許5935696
    20 May 2016
  • 検体中に含まれるアデノシン三リン酸の分析方法
    Patent right, 石田 晃彦, 山田 泰子, 上舘 民夫, 国立大学法人 北海道大学
    JP2006308601, 25 Apr. 2006
    WO2006-118093, 09 Nov. 2006
    特許第4940432号
    30 May 2012
    200903081314391360
  • 細胞中ATPの定量法
    Patent right, 上舘 民夫, 谷 博文, 石田 晃彦, 三菱化学メディエンス株式会社
    特願2004-061585, 05 Mar. 2004
    特開2005-245342, 15 Sep. 2005
    特許第4546115号
    09 Jul. 2010
    201103016902185272
  • イオン性検体のスポットテスト法
    Patent right, 四ツ柳 隆夫, 金子 恵美子, 宮川 貴行, 石田 晃彦, 株式会社東北テクノアーチ
    特願平6-048632, 18 Mar. 1994
    特開平7-260693, 13 Oct. 1995
    特許第3393701号
    31 Jan. 2003
    201103034197155383
  • 試料中成分溶出量の簡易判定方法及びその簡易判定用キット
    Patent right, 石田 晃彦, 金子 恵美子, 四ツ柳 隆夫, 株式会社東北テクノアーチ
    特願平10-177968, 21 May 1998
    特開平11-326309, 26 Nov. 1999
    200903018923337891

syllabus

  • 応用生物化学A(マイクロシステム化学), 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 化学英語, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 分析化学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 応用化学学生実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 分析化学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部