2015 Fiscal Year Annual Research Report
サイクロイド様サブ波長断面構造での高効率局在プラズモン発生と超高感度センサー応用
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26288114
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
福田 隆史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (50357894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 祐光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (00300898)
石田 尚之 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (80344133)
茨田 大輔 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80400711)
江本 顕雄 同志社大学, 理工学部, 准教授 (80509662)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオセンシング / 局在プラズモン / サブ波長構造 / 機能表面制御 / 色度解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H27年度は研究課題[2]「サイクロイド様曲面構造の創成」、[3]「マルチスポットチップの作製」、[4]「種々のバイオマーカーに対する検出感度の評価」、[5]「分光器を不要とする色度解析技術の確立」に重点を移し、各要素技術の融合について検討を進め、以下の成果を得た。
[1] 「最適サイクロイド様曲面構造の設計」：一般座標変換と言う手法を用いて、サブ波長曲面構造における電磁界分布を高速に計算する方法を考案し、これまで用いていた時間領域差分法電磁界（FDTD）法に比べて1/100程度の時間で電磁界分布を求めることができるようになった。これにより、さらなる高機能構造の探索を効率的に進めることができるようになった。
[2] 「サイクロイド様曲面構造の創成」、および、[3] 「マルチスポットチップの作製」：ナノインプリントの条件を最適化し、サイクロイド様曲面構造の創成に関する再現性／均一性の向上を達成した。このことは、実用化に向けて重要な知見となる。また、微粒子をマスクとして利用し、シランカップリング剤によって基板表面を修飾するコロイドリソグラフィ技術も確立された。
[4] 「種々のバイオマーカーに対する検出感度の評価」：タンパク質と金属表面間の相互作用に関してAFMを用いた直接測定を行い、種々のバイオマーカーの吸脱着挙動に関する基礎的なデータを収集し、検出感度の評価に役立つ知見を得た。
[5] 「分光器を不要とする色度解析技術の確立」：前年度に考案した色度補正方法に基づいて、色度基準やカメラプロファイル情報を手がかりとした色度補正について検討を進め、さらに、撮影をする際のチップとカメラ（光源）の角度・距離が共鳴スペクトルに与える影響の検討に着手した。
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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
当初の計画に沿って、各要素技術の融合が進んでおり、最終目標である局在プラズモン型超高感度バイオチップの実現に向かって技術的な素地が整いつつある。また、新しいシミュレーションアルゴリズムの提案や界面における相互作用の基礎メカニズムの究考など、波及効果の期待できる学術的成果も得られており、基礎・応用の両面において研究と開発が着実に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は当初予定通り進行しており、H28年度は、各要素技術の高度化と統合に取り組み、分光器によるスペクトル計測を不要化する局在プラズモン型超高感度センシングの実現を目指すとともに、平行して、当該研究に関心を持つ企業との連携も強化して実用化に向けた課題抽出なども進める。
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| Causes of Carryover |
研究課題[3]「マルチスポットチップの作製」、研究課題[4]「種々のバイオマーカーに対する検出感度の評価」に関しては、担当する３機関でそれぞれほぼ予定通りの研究が振興し、予算執行も計画通りに進んだ。ただし、１機関は前年度の繰越金があったため、ほぼ同額の繰越金が生じた。
また、研究課題[5]「分光機を不要とする色度解析技術の確立」に関しては、２機関で分担する予定であったが、１機関は当該研究に要する経費を他の予算（交付金）で賄うことができたため、その分の基金を次年度に繰り越し、新規構造シミュレーションアルゴリズムの確立のために充てることにした。
このため、若干の次年度使用金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H28年度は研究の最終年度となり、成果取り纏めの研究打ち合わせなどの会号費の増加が想定されるので、当初計画外の追加検討課題の遂行に加え、旅費への充当を予定している。
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