2019 Fiscal Year Research-status Report
病気予防診断の為のグラフェンバイオセンサーを利用した高感度皮膚ガスセンサーの開発
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19K12854
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| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
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Principal Investigator |
中村 嘉孝 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00290685)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鎌田 貴晴 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 皮膚ガスセンサー / グラフェン / 転写技術 / 化学気相成長法 / 生体ガス / 糖尿病 / 皮膚癌 / カッピング療法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンやカーボンナノチューブを用いたバイオセンサーは、半導体センサーなどに比べ計測限界が約2桁高く超高感度である。本研究の目的は、唾液や涙、そして、皮膚ガス(皮膚から放出される生体ガス)から血糖値やストレス度を計測できるグラフェンバイオセンサーを開発することである。本研究の大きな特徴は、 オリンピック水泳のマイケル・フェルプス選手ら多くの選手が使用している「カッピング療法」を応用する部分である。これは、カッピング(中空の容器)を皮膚に接触させ、容器の中を弱く真空にして皮膚を盛り上がらせ、血行を良くする療法である。本研究では、カッピングにより皮下の血液中からのガスの放散を促進させ、カッピング内部に皮膚ガスセンサーを配置することで、低濃度の皮膚ガスを検出するシステを開発している。更に、皮膚がんなどの病巣付近からの皮膚ガスの種類や濃度から、病状診断をする新たな診断技術の開発を最終的な目標としている。令和元年度は以下の研究実績が得られた。
(1)大面積グラフェン結晶成長技術の開発：多結晶の銅箔基板の熱処理条件の最適化を行い、ほぼ単結晶に近い銅箔を作製し、欠陥の少ない大面積グラフェンを成長させる事ができた。
(2)グラフェンの転写技術の開発：３種類の転写方法を検討した。一つは塩化第二鉄溶液を用いて金属を溶かし転写する方法、二つ目は水の電気分解による水素ガスの気泡によりグラフェンを転写する方法、３つ目は銅箔を水に浸す事で銅表面を酸化させグラフェンとの結合力を弱め熱剥離テープ、紫外線剥離テープにより機械的に転写する方法、である。水の電気分解による転写条件をほぼ確立した。紫外線剥離テープなどを用いたドライプロセスによる転写技術の開発を進めている。
(3)グラフェン FETによる各種ガスの検出：グラフェンFETを作製し、生体ガスであるアンモニア、エタノール、アセトンのガスの検出に成功した。
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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
令和元年度の研究計画通り、グラフェンガスセンサーを試作し、生体ガスを検出することが出来ている。研究成果の発表は国内学会２件、国際学会２件であり、おおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は、グラフェンガスセンサーの基礎特性の評価を行い、各種ガスを検出できる事を確認した。令和２年度は、(1)グラフェンFETデバイスの高機能化と(2)皮膚ガスや皮膚癌からのガス種の検出と濃度の計測、の２種類のテーマで研究を進める。(1)のグラフェンデバイスの高機能化では、検出できるガスの種類を増やす事、ガス濃度を変えた時の特性変化の精密測定を行う事、ガス検出限界濃度を高める事を行う。(2)の生体からのガスの検出では、糖尿病の診断で必要となる血糖値の濃度の違いによる皮膚ガスの種類や濃度を調べる。また、皮膚癌から発生するガスの種類や濃度などを、生物系、及び、医学系の連携研究者と進展させて行く。
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Research Products
(4 results)
