2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K21191
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
雨宮 嘉照 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 特任助教 (20448260)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオセンサー / 光エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
29年度は、多項目検出バイオセンサーに必要となる流路とくに微小バルブについての作製工程の改善、さらにバイオセンシング部となる光リング共振器を格子状に集積化させた光回路の作製と作製した素子の共振特性や導波損失などの簡単な光学特性の評価が主なものとなった。
多項目検出用流路の分岐のために必要な微小バルブについては、基板に対して縦方向に動作する形状と横方向に動作する形状の両方を検討したが、作製の簡易性や素子サイズの観点から縦方向に動作する形状について注力して素子作製工程の改善に努めた。フッ酸溶液に耐性があるフォトレジストとSpin-On-Glass（SOG）の多層構造を形成後、フッ酸溶液でSOG層のみを除去して流路構造が形成される工程を採用した。その際に、流路幅や高さが微小でSOG層を除去するための時間が大幅に必要となったために、ダミーの形状を付加するなどにより作製工程の改善を行い、所望の構造が得られることを確認した。
光リング共振器のアレイ化に必要な交差導波路部分については、前年度までに光シミュレータを用いて、当初検討していた2次元構造で導波路幅を変化させた構造などよりも、3次元方向に導波路幅を変更させた形状の方が導波損失およびクロストークが減少することを確認したので、さらに詳細な素子形状の検討を行った。さらに、検討した形状の光回路を実現するような作製工程を確立し、実際に光学測定により導波損失を見積もった。光共振特性についても測定を行い、適当な設計パラメータでは良好な共振特性が得られることを確認した。今後は、実際にバイオ物質を含んだ溶液を流してバイオセンサーとしての特性を評価していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
28年度の計画予定で実施できていなかった、シリコン基板上光学バイオセンサーのアレイ化技術の確立について、まだ改善の余地があるが29年度に実施することができた。さらに、29年度以降の計画として、(1) 素子構造最適化および作製工程改善、(2)バイオセンサー用光素子の最適化と光回路の光学特性評価、(3)微小流路の物理特性および性能評価、(4)抗原抗体反応多項目検出の実証をあげているが、このうちで(1)(2)についてはある程度実施することができ、30年度以降で引き続き計画を推進していき(3)(4)の実施が伺えるまでの進捗があるので、計画の進捗状況は標準的であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
30年度は、前年度までに実施できなかったバイオセンサーとしての特性評価を行う予定である。より良好な特性が得られる素子の実現のために、簡易に測定できるショ糖濃度依存性を測定し、その結果を素子構造及び素子作製工程にフィードバックさせて短期間で特性の改善を行い研究の推進を図る。ある程度良好な特性を示すような段階まで到達したら、実際にバイオ物質を含んだ溶液を用いてバイオセンサーとしての性能評価を行う。さらに、光導波路およびリング共振器のバイオセンシング部について、前年度までは導波路の材質としてシリコンを用いたが、バイオセンシングの感度増強および熱雑音低減のために、シリコン以外の物質についても検討をしていく。また、前年度に引き続き微小流路部分のみの作製も行い、バルブの物理特性や溶液の流速などの流路の性能評価から、流路部分の作製条件だけでなく膜厚、流路サイズなど素子の構造自体も改善させて研究の推進を図る。
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| Causes of Carryover |
（理由）前年度までの申請で計上していた物品費で購入予定であった装置が、実験の進捗状況に応じた実験の変更および装置の慎重な選定作業と予算の都合により未購入であるためと、消耗品などのその他の経費については、より経済的に実験を行うことにより当初予定より少額の使用で済んでいたために未使用額が生じた。
（使用計画）前年度までの申請で計上していた物品費で購入予定であった装置の購入を行い、その他の残りの金額を学会発表の旅費や研究に必要な消耗品の購入に充てる予定である。
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