カーボンナノチューブガスセンサを用いた高感度細菌検出デバイスの開発

• Project/Area Number: 21651063
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Microdevices/Nanodevices
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 末廣 純也 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (70206382)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2009: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 誘電泳動 / カーボンナノチューブ / 濃縮 / アンモニア / マイクロヒーター / 細菌 / スピンカラム / 誘電永動 / マイクロミキサー

Research Abstract

1.負の誘電泳動による細菌濃縮
(ア)誘電泳動力による細菌捕集は電極近傍の極一部に限られるため、ガス化される細菌の量に限界があった。そこで、負の誘電泳動による細菌濃縮を細菌捕集の前段に行うことで捕集効率の向上の手法を提案した。
(イ)計算機シミュレーションにより、負の誘電泳動に用いる電極のギャップ数や印加電圧が細菌濃縮プロセスに及ぼす影響を検討した。
(ウ)計算機シミュレーションの結果に基づき最適化した条件下で行った実験より、細菌捕集領域に進入する細菌数を約2倍に増加させることができた。
2.スピンカラムを用いたゲルによる金属・半導体カーボンナノチューブの分離とカーボンナノチューブガスセンサの高感度化
(ア)スピンカラムを用い、アガロースゲルによって金属・半導体CNTを分離して、分離後の溶液を用いてCNTガスセンサを作製し、センサ特性を比較した。
(イ)金属・半導体CNTが分離できたことを吸光度やセンサ特性によって確認した。
(ウ)濾過回数を増やすことで半導体CNTの濃縮に成功、更には濃縮効果により少量でのCNTガスセンサ高感度化に成功した。しかし未だ金属CNTのピークが吸光度で現れることや、界面活性剤の影響を受けやすいことから、実験条件をさらに最適化していくことが今後の課題としてあげられる。

Research Products

• [Journal Article] Development of rapid oral bacteria detection apparatus based on dielectrophoretic impedance measurement method (2011)
  • Author(s): R.Hamada, J.Suehiro, M.Nakano, T.Kikutani, K.Konishi
  • Journal Title: IET Nanobiotechnology Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 誘電泳動によるナノマテリアル操作技術とデバイス応用 (2009)
  • Author(s): 末廣純也
  • Journal Title: 電気学会論文誌A 129 Pages: 435-438
  • NAID: 10025099836
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 誘電泳動を利用した細胞操作と検出技術 (2009)
  • Author(s): 末廣純也
  • Journal Title: 静電気学会誌 33 Pages: 132-136
  • NAID: 10026874622
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of pH on water-solubilization of carbon nanotube using microplasma in aqueous solution (2009)
  • Author(s): Kiminobu Imasaka, Yuki Kato, Usama Khaled, Junya Suehiro
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 40016627199
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 負の誘電泳動力による細菌濃縮を利用した誘電泳動インピーダンス計測法の高感度化 (2011)
  • Author(s): 中野道彦, 正西康彦, 高山博行, 久島和史, 濱田了, 末廣純也
  • Organizer: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 負の誘電泳動力を利用した誘電泳動インピーダンス計測法の高感度化 (2011)
  • Author(s): 正西康彦, 高山博行, 久島和史, 中野道彦, 末廣純也, 濱田了
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2011-03-18
• [Presentation] 誘電泳動インピーダンス計測法とパルス電界印加による膜破壊を利用した迅速高感度細菌検出法の開発 (2010)
  • Author(s): 濱田了, 末廣純也
  • Organizer: 日本防菌防黴学会第37年次大会
  • Place of Presentation: きゅりあん(東京都品川区)
  • Year and Date: 2010-09-29
• [Presentation] 負の誘電泳動による細菌濃縮を利用した誘電泳動インピーダンス計測法の高感度化(I)数値解析 (2010)
  • Author(s): 正西康彦, 高山博行, 中野道彦, 末廣純也, 濱田了
  • Organizer: 第63回電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 九州産業大学(福岡県福岡市)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] 正・負の誘電泳動を併用した誘電泳動インピーダンス計測法の高感度化 (2010)
  • Author(s): 末廣純也, 高山博行, 正西康彦, 中野道彦, 濱田了
  • Organizer: 静電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 鳥取大学(鳥取県鳥取市)
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] 誘電泳動インピーダンス計測法による迅速細菌検出装置の開発と食品衛生管理への応用 (2010)
  • Author(s): 末廣純也
  • Organizer: FOOMA Japan 2010アカデミックプラザ
  • Place of Presentation: 東京ビッグサイト
• [Presentation] pH dependence of water-solubility of single-walled carbon nanotubes treated by microplasma in aqueous solution (2009)
  • Author(s): Kiminobu Imasaka, Usama Khaled, Wei Sun, Junya Suehiro
  • Organizer: 19th Int.Sympo.on Plasma Chemistry
  • Place of Presentation: ボーフム、ドイツ
• [Presentation] 誘電泳動インピーダンス計測法を用いた細菌検出法のマイクロミキサーによる高感度化 (2009)
  • Author(s): 高山博行, 今坂公宣, 末廣純也
  • Organizer: 第26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: タワーホール船堀
• [Remarks]
  • URL: http://hv.ees.kyushu-u.ac.jp/Lab-j/index.html