2014 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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| 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, 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 / Siフォトニック結晶共振器 / キャビティ型共振器 / ディフェクト型共振器 / 前立腺特異抗原 / 温度安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、小型で高感度のバイオセンサーの開発である。H26年度は、差動Siリング共振器およびSiフォトニック結晶共振器を用いたバイオセンサーの高安定化及び高感度化の研究を実施した。差動Siリング共振器バイオセンサーについては、共振波長にばらつきがあっても同一感度が得られる方法の提案・シミュレーションおよび前立腺特異抗原の実用的感度である0.5ng/mlを達成した。リング間距離を100µm以下にし、なおかつ2つのリング共振器の共振波長をわずかにずらすことにより、ばらつきがあっても同一感度が得られることをシミュレーション結果より予測した。温度特性についてもシミュレーションと実験の両面から検討した。その結果、並列型差動検出では180度移相器部分により温度依存が発生するのに対して直列差動型では完全に対称型のため温度安定性に優れることを明らかにした。また、Siリング共振器のQ値（最高25万）に対して36倍大きいQ値をもつSiフォトニック結晶(PC)共振器を用いたバイオセンサーを提案した。共振器部分の孔を広げたキャビティー型PC共振器では、共振器部分に孔のないディフェクト型に比べ約35倍の共振波長シフトがあることをシミュレーションにより予測した。ショ糖を用いた実験の結果、シミュレーション値のさらに2倍の共振波長シフトを観測した。その理由は、リソグラフィー時の電子ドーズ量が過多のため中心の円孔と周囲の孔が繋がりセンシング面積が広がったため（2.6倍）と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定では、実用化への問題点を明らかにすることがこの年度の目標であったが、それを上回り、問題点を明らかにするだけでなく、すでに実用感度を達成できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
温度安定性、感度およびプロセスばらつき耐性のさらなる向上を目指す。また、光源、光検出器の集積化技術を検討する。
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| Causes of Carryover |
実験を効率よく進めるために、もう一式光学測定システムが必要になった。このためH27年度に測定装置を購入することにした。H26年度は、消耗品の効率的使用により残額が生じた。その残額は次年度に測定装置購入にあてることとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究の進展に伴って明らかになった必要な測定装置を購入する。
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