味覚・嗅覚機能をもつセンシングシステムの開発-動的非線形応答の活用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06558091
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 吉川 研一 名古屋大学, 人間情報学研究科, 教授 (80110823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 毛利 信幸 兵庫県立工業センター, 開発部, 主任研究員 ; 中田 聡 奈良教育大学, 教育学部, 助手 (50217741)
• Keywords: 非線形ダイナミクス / 感覚器モデル / 半導体ガスセンサー / 味覚・嗅覚機能 / アクティブセンサー / 化学センシング / 脂質2分子膜 / 動的非線形情報

Research Abstract

本研究では、「味覚、嗅覚では、受容器での化学情報が神経インパルスの情報に、非線形変換」されている事実を直視し、「非線形応答を活用することこそが、本当の意味でのインテリジェント型センサーを実現する道である」といった理念を実現を目指してきた。本年度の主要な成果を以下、紹介する。
1.味覚機能を持つ化学センサーの研究
安定な発振を得る目的で、外部から電圧を印加する外部電源駆動型の化学センサーによる研究を行った。チオール誘導体や脂質で金電極を修飾した実験系により、味応答のセンサーを実現する上での基礎的な知見を得た。また脂質二分子膜に外部回路を結合し、「引き込み同調」による安定な非線形発振が得られることを見出した。この非線形発振の波形の理論的解析により、溶液中の味物質の定量・定性が可能なことが分かった。
2.味覚機能を持つ化学センサーの研究
セラミック型の半導体ガスセンサーを用いた味覚機能を持つ化学センサーの研究を行った。今回特にセンサーに周期的に送風を行いその非線形応答によりガス種を識別する呼吸型センサーの研究を精力的に行った。センサー本体に周期的な送風を加えた場合についての詳細な温度特性について明らかにし、またその場合の伝導度の非線形応答を系統的に記録し解析した。これらの成果をふまえ、呼吸型センサー実用化のための非線形応答の定量的に信頼出来るモデルの構築を目指したいと考えている。

Research Products

• [Publications] S.M.Mel'nikov: "Discrete Coil-Globule Transition of Large DNA Induced by Cationic Surtactant" J.Am.Chem.Soc.117. 2401-2408 (1995)
• [Publications] Y.Yoshikawa: "Diaminoalkanes with an old number of carbon atoms induce compaction of a single double-stranded DNA chain" FEBS Letters. 361. 277-281 (1995)
• [Publications] V.V.Vasilevskaya: "Collapse of single DNA molecule in polylethlene glycoll solutions" J.Chem.Phys.102. 6595-6602 (1995)
• [Publications] K.Yoshikawa: "Discertc phase transition of giant DNA dynamics of globule tormation from a single molecular chain" Physica. 84D. 220-237 (1995)
• [Publications] N.Mohri: "Kinetic Study on Monolayers Formation with 4-Aminobenzenethiol on a Gold Surface" Langmuir. 11. 1612-1616 (1995)
• [Publications] Y.S.Mel'nikova: "Positively charged surface induces discontinuous transition for the high order structum in duplex DNA" Biochem.Biophys.Ras.Comm.214. 1040-1044 (1995)
• [Publications] G.J.Atwell: "Mono-,Bis-,and Tetra-Acridine Ligands:Synthesis,X-Ray Structual Determination and Dynamic Fluorescence Microscopic Studies on the Modification of the Higher Order Structure of DNA" J.Phys.Org.Chem.8. 597-604 (1995)
• [Publications] S.Nakata: "Electric current oscillation in a liquid membrane under voltage clump conditions" Materials Sci.Eng.C99(印刷中).
• [Publications] K.Yoshikawa: "Nucleation and growth in Single DNA Molecules" J.Am.Chem.Soc.118. 929-930 (1996)
• [Publications] M.Makino: "Characteristic Effects of Local Anesthastics on the Dynamic Behavier at Phospholipld Monolayer" PAM,Special Issue(in Proceeding of the International Workshop on Anethetic Mechanisms). 3. (1995)
• [Publications] K.Kajiya: "Information Processing on Time Sequential Input with Coupled Nonlinear oscillators" In Proceeding of the Sixth International Symposium on Micro Machine and Human Science. 235-240 (1995)
• [Publications] K.Kajiya: "Information Processing on Time Dependent Input with the Network of Nonlinear Oscillator" In Extended Abstracts of the BMED'95 & MEBC'95. 123-124 (1995)
• [Publications] S.M.Mel'nikov: "Transition of Double-Stranded DNA Chains between Random Coil and Compact Globule States Induced by Cooperative Binding of Cationic Surface" J.Am.Chem.Soc.117. 9951-9956 (1995)
• [Publications] 吉川研一: "非線形・非平衡現象理解のために 非平衡熱力学" 化学. 50. (1995)