2018 Fiscal Year Annual Research Report
Electric field concentration in Atliter space arranged in anisotropic field and its application to two wavelength high sensitivity mobile sensor
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17H03136
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
福田 隆史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50357894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 祐光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (00300898)
茨田 大輔 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (80400711)
江本 顕雄 同志社大学, 理工学部, 准教授 (80509662)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | サブ波長構造 / 構造二色性 / 超効率電場集中 / センシングチップ / ポータブルデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H30年度は申請計画に従って、まず研究課題 [1] 「超高効率電場集中構造の設計」に取り組んだ。任意の曲面を局所的な放物面と捉え、放物面座標系におけるヘルムホルツ方程式の解を積分表示で得る手法に加え、座標変換や境界要素法などを適用した改良を加え、“精度を低下させることなく、計算速度を大幅に高速化する”ことを目指した。これは、一般の境界要素法は多面体で近似することに対して、座標変換では滑らかな曲面の表現が可能になり、近似精度が格段に向上すること、および、電磁場の表式を半解析的に得られることがその根拠となっている。さらに、半解析的な手法を転送行列法に適用することによって、周期構造にも対応可能とした。また、上記と並行して、その他の要素技術の基礎検討も進め、以下の成果を得た。
[2] 超高効率電場集中構造の創成・評価：実際のプロセスで作製された構造を電子顕微鏡により詳細観察し、設計した構造との違いがどのようなプロセス条件に起因するかを考察し、理想構造の作製に向けた知見を蓄積した。また、構造の特徴と光学機能の相関について検討し、構造誤差の影響度が大きい特徴を抽出し、プロセスの改良へのフィードバックを図った。
[3] ７スポット機能表面の創成：血清中のメタロアッセイに関して、各キレート剤の応答や濃度の基礎的な検討を進めた。
[4] 模擬血清試料を対象とした検出感度の定量評価：タンパク質とリン脂質を効果的に除去することができる多機能固相フィルタを利用した基礎実験を行い、全血に対する適用可能性を確認した。
[5] ポータブルセンシングシステムの確立：分光器を不要とするスペクトル解析技術の実現に対してキーコンポーネントとなるアナモルフィックフレネルレンズの設計を行い、集光性能と波長分解性能が向上した素子の設計に成功した。
以上により本課題の目的の達成に必要となる各要素技術を順次醸成できたと考えている。
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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
当初の計画に沿って、超高効率電場集中構造の設計を進め、その作製プロセスに関する条件出しやノウハウの蓄積を行うことができた。また次年度の研究開発に向けた予備検討や調査も着実に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は当初予定通り進行しており、H31年度は昨年度までの成果を組み合わせながら、目的としている“高感度で高精度なセンシングチップ・システムの構築”を目指す。また、当該研究に関心を持つ企業との連携を図り、実用化に向けた課題抽出などの活動も進める。
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