2017 Fiscal Year Research-status Report
In-line optical detection of single nanoparticle
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17K18845
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
元祐 昌廣 東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (80434033)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / マイクロ・ナノデバイス / 光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，液中に存在する単一ナノ粒子を流れ中で計測可能な，高感度インライン計測を実現することを研究目的としている．初年度は，ナノ粒子の液中での位置制御，ならびにヘテロダイン検波によるロックイン検出による光散乱信号の増幅を行った．
(1) マイクロ流路中にナノ粒子を流した場合，流路中の位置によって光散乱信号が変化するため，全粒子が流路の一定位置を通過するようなflow focusing流路を製作した．2層のPDMSから成る流路により粒子の位置を流れにより制御する機構を有しており，側方と下方からの観察が可能な流路を製作し，flow focusingが機能することを確認した．また，マイクロ3D-PTVを用いてflow-focusingの様子を計測した．
(2) 粒子からの散乱光を検出するため，2台の光学音響素子で光波の振動数を100kHzだけずらして，元の参照光と重ね合わせてロックイン検出することで微弱信号を増幅するヘテロダイン検波システムを構築した．散乱光の取得方法として後方散乱光を検出する光学系を採用し，そして実際に製作した計測システムを用いて粒子からの散乱光を検出できることを確認し，通常のホモダイン検波系と比べて，ベースノイズの著しい低減が実現できることを示した．
(3) 実際に流路を流れるナノ粒子の計測を実施し，直径100nmのポリスチレン粒子からの信号検出に成功した．粒子の材質を変更し，金粒子からも信号を検出し，材質によって信号が異なることを確認した．
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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
研究課題の申請前に予備的に構築したホモダイン検波の計測システムでは，1ミクロン粒子からの信号取得が限界であったが，本研究で構築した光学系では，SNRを大幅に向上させることができ，
100nm粒子からの信号取得に成功したため．
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| Strategy for Future Research Activity |
申請時の目標である，10nm粒子の検出を実現すべく，検出限界の向上のため，光学系や信号処理などの改善を行う．粒子サイズを100から10nmまで段階的に変化させて，粒径と光信号強度との関係を評価しながら，各種改善策の効果を調べていく．
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| Causes of Carryover |
光学音響素子が故障し，米国に送って修理している間は実験ができなかったため次年度使用額が発生した．当初購入を予定していたナノ粒子や溶液調製用試薬などを翌年度に購入して研究を進めていく．
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Research Products
(13 results)
