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カーボンナノチューブを用いた単一生体分子応答計測

Research Project

Project/Area Number 10J03027
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

猪股 直生  東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords共振熱センサ / プローブセンサ / 微細加工技術 / 生体試料 / 熱センサ / カンチレバー構造 / マイクロ流体チップ / カーボンナノチューブ / カンチレバー
Research Abstract

本年度の目的は,プローブ型センサの開発であった.共振熱センサの一部を真空下に置き,周囲への熱損失と振動減衰を防止することで高感度化が可能であることをマイクロ流体チップ型の熱センサデバイスで既に実証した.マイクロ流体チップ型デバイスでは,マイクロ流路に細胞を流し,偶発的に捕捉された細胞の熱計測を行う.そのため,培養シャーレ上の特定の細胞の熱計測は非常に難しい.2次元空間上の特定の領域の熱計測に適した例として,走査型熱顕微鏡等に用いられるプローブ型熱センサが挙げられる従来のプローブ型センサで高感度計測を行うには,周囲への熱損失を避けるため真空環境が求められるしかし,液体の試料や液体環境を求められる試料の熱計測は,真空中では行うことはできない.上記原理をプローブ型センサに適応することで,従来とは異なり,真空下でなくとも高感度で液体環境を要する試料の熱を高感度で計測できるようになり,かつ,2次元空間上の特定の領域にアクセスできるようになる.本プローブ型センサは,ガラスで形成されたプローブ本体にSiが挟まれた構造(ガラス-Si-ガラス)を有している.プローブ本体の先端にSiの熱検知部が,本体内部のキャピラリー内にはSiの共振熱センサが設けられた.熱検知部-共振熱センサ間はSiを介して物理的熱的に接続されており,プローブ先端で検知された熱は熱センサに伝導され,そこで計測される.本年度は,基本的な微細加工技術を用いたプローブ型センサの作製,特性評価(共振熱センサの隔離性,共振周波数温度係数,周波数ゆらぎ)を行った.応用としての生体試料(グルコース)を含む液滴の熱計測により,本プローブセンサが原理的に大気環境下で高感度計測が可能であることを実験的に証明したと言える.単一のカーボンナノチューブ(CNT)をプローブ先端に接着できることも既に確認しており,CNTを用いた高感度プローブセンサの開発に大きく貢献した.

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Pico calorimeter for detection of heat produced in an individual brown fat cell2012

    • Author(s)
      N. Inomata, M. Toda, M. Sato, A. Ishijima, and T. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Issue: 15 Pages: 154104-154104

    • DOI

      10.1063/1.3701720

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of the Resistance Dependence on Temperature of Single Carbon Nanotube in Different Environments2011

    • Author(s)
      Naoki Inomata, Fumihito Arai
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 50 Issue: 12R Pages: 125101-125101

    • DOI

      10.1143/jjap.50.125101

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] PARAMETRICALLY DRIVEN RESONANT MICRO-MIRROR SCANNER WITH TUNABLE SPRINGS2013

    • Author(s)
      J. Kim, Y. Kawai, N. Inomata and T. Ono
    • Organizer
      The 26th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • Place of Presentation
      台北, 台湾
    • Year and Date
      2013-01-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermally-isolated resonant thermal sensor probe2012

    • Author(s)
      N. Inomata, T. Ono
    • Organizer
      25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Place of Presentation
      神戸, 日本
    • Year and Date
      2012-11-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Parametrically-Amplified Resonant Micro-mirror with Tunable Springs2012

    • Author(s)
      J. Kim, Y. Kawai, N. Inomata, T. Ono
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      小倉
    • Year and Date
      2012-10-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Si resonant thermally-isolated probe thermal sensor2012

    • Author(s)
      N. Inomata, and T. Ono
    • Organizer
      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
    • Place of Presentation
      小倉
    • Year and Date
      2012-10-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Vacuum-packaged Resonant Thermal Sensor for Biological Cell in liquid2012

    • Author(s)
      N. Inomata, M. Toda, T. Ono
    • Organizer
      The 56th International Conference Oil Electron, Ion, and Photo Beam Technology and Nanofabrication
    • Place of Presentation
      ワイコロア, アメリカ(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] RESONANT THERMAL SENSOR FOR A LIVING CELL IN LIQUID2012

    • Author(s)
      N.Inomata
    • Organizer
      25th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • Place of Presentation
      Marriott Paris Rive Gauche Hotel (FRANCE)
    • Year and Date
      2012-01-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Vacuum-packaged Resonant Thermal Sensor for Biological Cell in liquid2011

    • Author(s)
      N.Inomata
    • Organizer
      24th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Place of Presentation
      ANA Hotel Kyoto(京都府)
    • Year and Date
      2011-10-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中における細胞熱計測のための真空封止マイクロカンチレバー型熱量センサ2011

    • Author(s)
      猪股直生
    • Organizer
      第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      タワーホール堀越(東京都)
    • Year and Date
      2011-09-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中での細胞熱計測のための真空封止マイクロカンチレバー型熱量センサの作製と評価2011

    • Author(s)
      猪股直生
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-08-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中における細胞熱計測のための真空封止型マイクロカンチレバー熱センサ2011

    • Author(s)
      猪股直生
    • Organizer
      平成23年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2011-03-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 熱量センサ及び熱量センサを用いた熱量検出装置並びに熱量センサの製造方法2012

    • Inventor(s)
      小野崇人, 猪股直生, 戸田雅也
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Number
      2012-061235
    • Filing Date
      2012-03-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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