2019 Fiscal Year Research-status Report
ナノ粒子による電場増強を用いた高感度な光学式酸素センサの開発
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17K06469
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
関 篤志 創価大学, 理工学部, 教授 (70226629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 一弘 創価大学, 理工学部, 教授 (40240478)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ファイバ / 酸素感受性蛍光色素 / 針状加工 / 銀ナノ粒子 / 電場増強 / 蛍光増強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究は，蛍光消光を指標とした光学的酸素測定法においてナノ粒子による蛍光増強効果を利用することにより，微細な光ファイバを用いる高感度な酸素計測システムの開発を目的としている．
当該年度は，光ファイバ末端に交互積層法を用いて薄膜を形成し，ここにルテニウム錯体を固定化することにより，微小な酸素センサの作製を試みた．
ファイバを端面が平面となるよう切断した通信用マルチモード光ファイバを3-アミノプロピルトリメトキシシランを用いて処理することにより，表面にアミノ基を導入した．この末端をポリカチオン水溶液または多孔性ガラス微粒子懸濁液とポリカチオン水溶液に交互に浸すことにより，光ファイバ末端に交互積層膜を形成した．これを酸素感受性蛍光色素であるルテニウム錯体水溶液に浸し，前年度に構築した蛍光測定システムに組み込み蛍光強度の酸素濃度依存性を検討した．
ポリアニオンとポリカチオンからなる交互積層法を形成したセンサ部を蛍光色素溶液に浸し，励起光を照射すると蛍光が測定された．しかし，センサ部を蛍光色素溶液から引き上げると，蛍光強度は大きく減少した．このことは，浸漬による膜中への色素の固定化がなされないことを示していると考えられる．また，ポリアニオンの代わりに多孔性ガラス微粒子を用いて調製した膜では，センサ部を蛍光色素溶液から引き上げて蛍光を測定した場合は交互積層の場合よりも大きい蛍光強度が得られた．これは多孔性ガラス微粒子内に多くの蛍光色素を保持できたためと思われる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究では，光ファイバ末端を針状に加工し，ここに酸素感受性蛍光色素を固定化することによるセンサの開発を目的としている．現在までに銀ナノ粒子による蛍光増強を確認し，これにより酸素を蛍光色素単独でもちいるより感度よく酸素を検出できることを確認している．さらに，末端を針状に加工した光ファイバを用いることにより，末端が平坦な光ファイバよりも蛍光を感度よく検出できることを明らかにしている．
予定では昨年度は針状に研磨した光ファイバ末端に蛍光色素と銀ナノ粒子を固定化することにより，蛍光増強を利用した好感度酸素センサを作製する予定であったが，蛍光色素の固定化法を検討する段階にとどまっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
針状加工による蛍光検出の感度向上および銀ナノ粒子による蛍光増強の検出という2つの目的は達成したので，今後は蛍光色素および銀ナノ粒子の光ファイバ表面への固定化について検討する．特に膜を調製するときの素材を検討する．酸素感受性蛍光色素を保持できる素材として多孔性ガラス微粒子が適しているという結果から，多孔質ガラス微粒子の光ファイバ表面への固定化法について検討する．その方法の1つとして，ポリカチオンを用いる多孔性ガラス微粒子の固定化法について詳細に検討する．すなわち，多孔性ガラス微粒子を効率よく固定化できるポリカチオンのスクリーニングを行い．もっとも適したポリカチオンを用いて針状加工した光ファイバ末端に多孔性ガラス微粒子を固定化し，ここに蛍光色素を固定化することにより酸素センサを作製し，その特性について検討する．
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| Causes of Carryover |
当該年度は大学院改組の校務により研究が計画通りに進まなかったため，試薬などの購入金額が少なかったために次年度使用額が生じた．今年度は予定通りの研究を遂行できる予定であり，次年度使用額は試薬の購入に充てる予定である．
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Research Products
(2 results)
