1997 Fiscal Year Annual Research Report
薄膜光導波路型センサによる微量生化学物質の高感度センシング
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09650486
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
南谷 晴之 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70051779)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二瓶 栄輔 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (10228257)
佐々木 敬介 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00051425)
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| Keywords | 薄膜光導波路 / エバネッセント光 / 可視光レーザ / イオノフォア / イオンセンサ / パイオセンサ |
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| Research Abstract |
本研究では、より少量で広い濃度範囲の生化学物質をより高感度に検出する薄膜光導波路型センサを開発し、Na、Caイオン及びグルコースのセンシングを可能にした。開発した薄膜光導波路型センサは基本的に3層構造を有するスラブ型導波路で、基盤層(クラッド層)はパイレックスガラス(屈折率n=1.47)、導波層(コア層)は膜厚0.5〜3μmのコ-ニング7059ガラス(屈折率n=1.52)または高分子(PVC,PVA)複合材料であり、試料(トップ)層のクラッド層に生化学物質を点着または流出入させる。従来のATR法では光センシング素子の導波層からセンシング対象へ浸み出すエバネッセント光強度が本質的に低いために、十分なセンシング効率を得ることができないが、本センサでは光波とセンシング材料の高い相互作用を達成することが可能である。検出原理は、(1)試料層の生化学物質の分子やイオンそのものの特定波長に対する吸光特性を検出するもの、(2)試料に反応試薬を作用させその物理化学的変化にともなう吸光特性を検出するもの、(3)導波層の高分子材料に選択性のあるイオノフォアと色素をドープして、生化学物質を点着したとき特定イオンが反応したときに起こる吸光特性変化を検出するものの3種類である。対象とした生化学物質やイオンは、(1)に関して溶血赤血球ヘモグロビンの酸素飽和度、(2)に関して血液・唾液中のグルコース濃度のGOD-POD酵素反応溶液、(3)に関してNa、K、Caイオンであり、いずれに対しても高感度のセンシングがなされた。今後の課題として、センサ感度及び時間応答性の改善、フローセルの作製、プリズム結合法に代わるレーザ光の端面入出射法の利用、波長可変パルスレーザの導入を検討する。
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[Publications] 山本剛,南谷晴之,他: "薄膜光導波路型グルコースセンサ" 電子情報通信学会論文誌. 180-D11・1. 383-385 (1997)
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[Publications] H.Hisamoto,H.Minamitani,他: "Ion-sensitive and selective active waveguide optodes" Analytica Chimica Acta. 342. 31-39 (1997)
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[Publications] K.H.Kim,H.Minamitani,他: "Active optical thin-film waveguide sensor for ion senseing" Analytica Chimica Acta. 343. 199-208 (1997)
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[Publications] 南谷晴之,松本邦裕,他: "薄膜光導波路型グルコースセンサ" 光学. 26・9. 483-484 (1997)
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[Publications] K.H.Kim,H.Minamitani,他: "Sensing property of thin film optical waveguide sensor besed on PVC co-polymer" Proceedings of SPIE(Int.Soc.Opt.Eng.). 3278. 220-228 (1998)
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[Publications] 松本邦裕,南谷晴之,他: "薄膜光導波路型生体化学量センサの基礎動作特性" 電子情報通信学会論文誌. 181-D11・6(in print). (1998)
