| 研究課題/領域番号 |
16H02318
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
藪野 浩司 筑波大学, システム情報系, 教授 (60241791)
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| 研究分担者 |
山本 泰之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (00398637)
松本 壮平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (70358050)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
47,060千円 (直接経費: 36,200千円、間接経費: 10,860千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円)
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| キーワード | 質量計 / MEMS / 連成振動 / 非線形振動 / ナノ・バイオセンシング / 自励振動 / モード局在化 / 弾性計 / mass sensing / microcantilever / coupled resonator / mode coupling / self-excited oacillation / 機械力学・制御 / ナノ・マイクロシステム / 非線形力学 / バイオセンサー / 質量計測 / 自励発振 / フィードバック制御 / 振動 |
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| 研究成果の概要 |
DNAの伸長や反応などが質量変化によって計測できることが知られており、生体の微小構造を明らかにするためには、微小な質量を精度よく測るための質量計を開発することが喫緊の課題である。従来の方法では微小な質量を測ろうとすると、振動系そのものの質量を小さくしなければならず、限界があった。本研究ではそれを打ち破り超高感度な計測を実現する、振動系を二つ用いた新しい計測法を提案した。さらに、バイオナノテクノロジーへの応用を念頭に置き、液中でも真空中と同様な超高感度な計測を可能にするため、新しいフィードバック制御法を考案し、自励振動と呼ばれる特別な共振現象を振動系に発生させ、液中での超高感度計測を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
質量は基本的な物理量の一つであり、それを正確に計測することはいつの時代も重要な科学的な課題である。近年ナノバイオテクノロジーの発展により、微小質量の精密な計測を可能にする技術の開発が喫緊の課題になっている。本研究では従来法では限界があった、超高感度化を実現する全く新しい質量計測法を数学的な裏付けのもとに提案した。さらにその有効性を実際の計測システムを開発することにより実験的に証明した。測定環境を選ばない点も提案手法の特徴である。従来法では高真空な測定環境が必要であったが、自励振動とよばれる特別な振動を利用することにより、そのような特別な環境は必要なく、液中の微小質量計測をも可能にした。
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