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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Ultra-high-speed microelectronic sensor for quantitative analysis of free radicals

Research Project

Project/Area Number 25286036
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

北川 章夫  金沢大学, 電子情報学系, 教授 (10214785)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsマイクロ計測システム / 電子スピン共鳴 / フリーラジカル / 化学センサ
Outline of Annual Research Achievements

化学反応の高速解析、生物質中の活性酸素の定量分析、機能性物質の劣化や経時変化の解析などへの応用を目的とした超微量フリーラジカルセンサの試作および評価を実施した。本研究課題で提案したフリーラジカルセンサは、シリコンチップ上に集積化された電子スピン共鳴計測システムによって実現される。しかし、従来の電子スピン共鳴測定では、測定対象に印可する直流磁場強度と高周波電磁界の周波数を精密に制御する必要があり、大がかりな装置が必要である。本研究課題では、パラメトリック電子スピン共鳴法を新規に提案し、従来の電子スピン共鳴装置のような電磁石による直流磁場と電磁界周波数の精密制御を必要とせず、直流電圧掃引のみによって、フリーラジカルの電子スピン共鳴スペクトラムが得られることを理論的に示した。さらに、標準的なLSI製造技術(CMOS 180nm)を用いて、1GHzの周波数帯を用いたフリーラジカルセンサを試作し、パラメトリック電子スピン共鳴法により、DPPH, TEMPOLなどの市販フリーラジカルに対して電圧掃引による電子スピン共鳴スペクトラムを得ることに成功した。この手法により、電磁石を使用せず、0.5ミリメートル程度のセンサのみで、短寿命フリーラジカルの好感度検出が可能となった。さらに、微細化されたチップ電気泳動流路やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)による化学物質分離システムなどに組み込むことを想定して、パラメトリック電子スピン共鳴法をチップ上に実装するための各種回路方式の提案と感度解析を行い、フリーラジカルセンサを高感度化する手法を明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] A Model of Security Adaptation for Limited Resources in Wireless Sensor Network2017

    • Author(s)
      Jumadi M. Parenreng and Akio Kitagawa
    • Journal Title

      Journal of Computer and Communications

      Volume: 5 Pages: 10-23

    • DOI

      10.4236/jcc.2017.53002

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] A Model of Security Adaptation for Limited Resources in Wireless Sensor Network2017

    • Author(s)
      Jumadi Parenreng, Akio Kitagawa
    • Organizer
      The 4th Conference on Sensors and Networks
    • Place of Presentation
      Xi'an, China
    • Year and Date
      2017-03-18 – 2017-03-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パラメトリックESRによる微量フリーラジカルセンサ2016

    • Author(s)
      北川章夫
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2016-05-16 – 2016-05-17
  • [Presentation] Adaptability resource and security based workload system on wireless sensor network2016

    • Author(s)
      Jumadi Parenreng, Akio Kitagawa
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2016-05-16 – 2016-05-17
  • [Presentation] SRAM構造を用いた確率的A/D変換器2016

    • Author(s)
      今村竜, 北川章夫
    • Organizer
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2016-05-16 – 2016-05-17
  • [Book] LTspice電子回路シミュレータ2016

    • Author(s)
      北川章夫
    • Total Pages
      183
    • Publisher
      工学社

URL: 

Published: 2018-01-16  

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