2012 Fiscal Year Annual Research Report
シリコンテクノロジーを用いた集積化光バイオセンサーの研究
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24360136
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
横山 新 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 教授 (80144880)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 丈 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (10505754)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオセンサー / Siリング共振器 / 差動検出 / フォトニック結晶 / ばらつき耐性 / 温度安定性 |
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| Research Abstract |
本研究では、病気の早期発見・早期治療のために、多項目・高速診断が可能な集積化光バイオセンサーを開発する。
これまでに濃度100ng/mlの感度を達成しているが、実用化に向けさらに2桁の感度向上が必要である。光共振器を差動接続しノイズや温度の影響を低減する。さらにスロット導波路や巨大Q値(>百万)を持つフォトニック結晶光共振器の採用によって大幅に検出感度を向上させる。この新しいバイオセンシング技術は超高齢社会における医療・診断分野に大きなインパクトを与えると予想される。平成24年度の計画は、(1)マッハツェンダ干渉計とリング共振器を組み合わせた差動型リングバイオセンサーの開発、(2)スロットリングバイオセンサーの開発、(3)温度安定性の向上、および(4)ばらつきの抑制に関する研究であった。差動型Siリングバイオセンサーの性能をシミュレーションし、ある検体の吸着量範囲では、出力がリニアに変化する領域のあることが分かった。その結果、リング共振器の共振波長にばらつきがあっても、リニア領域の中に動作点をおくことで、複数のセンサーに同じ感度を持たせることが可能であることが分かった。実際にSiリング共振器の共振波長のばらつきを測定し、上記の仮定が正しいことを確認した。温度安定性については、差動型にすることで、Siでも実用上全く問題ないことを明らかにした。差動型シリコンリングバイオセンサーを試作し、検出リングと参照リングにシリコングリスを付着させてそれぞれの共振波長の変化を確認した。差動検出のための位相シフタの長さを変化させ、180度位相が変化する条件を求めた。またSiフォトニック結晶光共振器を試作しショ糖液による波長シフトがSiリングの2.5倍であることを見出した。これらの結果を基に、次年度は高感度差動バイオセンシングを実証する。
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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
当初計画にほぼ沿った成果が得られているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
シリコンリング共振器の差動型で十分実用的な特性が得られそうなので、この線に沿って研究を推進する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究が順調に進み、当初予定していたよりも安い試作費用で済んだ。その分の費用は、H25年度の追加試作費に充てる予定である。
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