光導電性半導体材料を用いたアンペロメトリックバイオ・化学イメージセンサの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09359005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岩崎 裕 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00029901)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北川 雅俊 松下電器産業(株), 中央研究所, 主任研究員 ; 吉信 達夫 大阪大学, 産業科学研究所, 講師 (30243265) ; 坂田 祥光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60029874)
• Keywords: センサ / 化学センサ / 化学イメージセンサ

Research Abstract

本研究グループでは、試料となる電解質溶液またはゲル中のpH値等化学情報の2次元的空間分布を画像化することができる、化学イメージセンサを開発してきた。現在までに、空間分解能10ミクロン、pH分解能0.01、測定速度100pixels/秒を達成している。また、センサ表面を酵素等によって化学的に修飾することによって、pH以外に特定のイオン濃度等の分布も測定できることを実証した。さらに、このセンサを用いてredox反応や電気化学反応の空間パターンを観察したり、微生物の代謝活動を測定したりできることを示した。
従来開発してきた化学イメージセンサはセンサ面に絶縁層を有する構造で、センサ面の表面電位による半導体層中の空乏層幅の変化を検出しており、原理的にはポテンショメトリックな測定方法である。センサ面に触媒や酵素を固定し、それらによって運ばれる直流電流を検出するアンペロメトリックなセンサを開発することにより、化学イメージセンサの応用範囲はさらに広がるものと期待される。そこで本研究では、センサ面に金属の微小電極配列構造を有し、また空間分解能を確保するために、光照射部のインピーダンスが変化する光導電性材料を基板に使用したセンサ構造を考えた。本年度は、フォトリソグラフィーを用いてセンサ面に金の微小電極配列構造を作製し、チオール結合によって有機分子の修飾ができるようにした。また、これらの微小電極の酸化還元電位に対する応答等について調べた。

Research Products

• [Publications] 岩崎裕、吉信達夫: "pHイメージセンサを用いた細菌コロニーのイメージング" 応用物理. 66・5. 488-489 (1997)
• [Publications] T.Yoshimobu et al.: "Visualization of Chemical Waves in Belousov-Zhabotinsky Reaction by Chemical Imaging Sensors" Journal of Electrochemical Society. 144・11. 3919-3921 (1997)
• [Publications] T.Yoshimobu et al.: "Application of Chemical Imaging Sensor to Electrogenerated pH Distribution" Japanese Journal of Applied Physics. (in press).
• [Publications] 中尾 基 他: "微小領域二次元pH分布可視化のための光走査型化学顕微鏡" 分析化学. (in press).