酸化マグネシウム亜鉛を用いた電界効果型グルコースセンサの開発

• 研究課題/領域番号: 18760310
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 小池 一歩 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40351457)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,620千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 120千円); 2008年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2007年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: 酸化マグネシウム亜鉛 / 酸化亜鉛 / グルコースセンサ / バイオセンサ / 電界効果トランジスタ / グルコース酸化酵素 / エッチング耐性 / シランカップリング / ナノロッド / バイオFET / 分子線エピタキシー / グルコースオキシダーゼ / 分子線エピタキシ / イオンセンサ / 酵素

研究概要

65歳以上の人口が国内総人口の1/5を占める今日,生活習慣病を煩う患者数が年々増加の一途をたどっている.特に糖尿病患者の割合が大きく深刻な社会問題となっている.この問題を解決するため本研究では,微量の血液で血糖値を手軽に検出できる電界効果型グルコースセンサ(血糖値センサ)の開発を行った.センサの母体材料には生体適合性の高い酸化マグネシウム亜鉛を用い,グルコースの検出にはグルコース酸化酵素を用いた.最終的に,グルコースに対する検出速度が20秒以下,検出可能範囲が0〜5mg/cm3のセンサを開発することに成功した.

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics of an enzyme-based ZnO/Zn0.7Mg0.3O heterojunction field-effect transistor as glucose sensor (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike, Daisuke Takagi, Mitsuhiro Hashimoto, Takahito Hashimoto, Tomoyuki Inoue, Ken-ichi Ogata, Shigehiko Sasa, Masataka Inoue, Mitsuaki Yano
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48
  • NAID: 210000066592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of enzyme-based ZnO/Zn_<0.7>Mg_<0.3>O heterojunction field-effect transistor as glucose sensor (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高移動度ZnO/ZnMgO電界効果トランジスタとバイオセンサ応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小池一歩
  • 雑誌名: 応用物理 77 ページ: 296-300
  • NAID: 10021108868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance and stability of ZnO/ZnMgO hetero-metal-insulator-semicon ductor field-effect transistors (2008)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Sasa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 47 ページ: 2845-2847
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酸化亜鉛薄膜を用いた透明トランジスタ開発とバイオメディカルセンサへの応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 矢野満明
  • 雑誌名: 工業材料 56 ページ: 72-75
• [雑誌論文] X-ray analysis of ZnO nanorods grown by microwave irradiation heating on ZnO films (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Ogata
  • 雑誌名: Applied Surface Science 254 ページ: 7708-7711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of ZnO nanorods on O-polar ZnO layers grown by molecular beam epitaxy and electrical characterization using conductive atomic force microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Ogata
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 24
  • 査読あり
• [雑誌論文] 第一原理計算によるウルツ鉱構造Zn_<1-x>Mg_xOの自発分極解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 上辻靖智
  • 雑誌名: 材料 58 ページ: 243-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高移動度ZnO/ZnMgO電界効果トランジスタとバイオセンサー応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小池 一歩
  • 雑誌名: 応用物理 77 ページ: 296-300
  • NAID: 10021108868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-sensitive characteristics of an electrolyte-solution-gate ZnO/ZnMgO heterojunction field-effect transistor as a biosensing transducer (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike, Daisuke Takagi, Motoki Kawasaki, Takahito Hashimoto, Tomoyuki Inoue, Ken-ichi Ogata, Shigehiko Sasa, Masataka Inoue, Mitsuaki Yano
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 46
  • NAID: 40015670998
  • 査読あり
• [雑誌論文] ZnOトランジスタのバイオセンサ応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小池 一歩
  • 雑誌名: 独立行政法人日本学術振興会「光電相互変換第125委員会」第197回研究会資料 ページ: 20-25
• [雑誌論文] Polarization-induced two-dimensional electron gas at Zn_<1-x>Mg_xO/ZnO heterointerface (2007)
  • 著者名/発表者名: Mitsuaki Yano
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 301-302 ページ: 353-357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-sensitive characteristics of an electrolyte-solution gate ZnO/ZnMgO heterojunction field-effect transistor as a biosensing transducer (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 46
  • NAID: 40015670998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-Induced Two-Dimentional Electron Gas at Zn_<1-x>Mg_xO/ZnO Heterointerface (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Yano, K.Hashimoto, K.Fujimoto, K.Koike, S.Sasa, M.Inoue, Y.Uetsuji, T.Ohnishi, K.Inaba
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 301-302 ページ: 353-357
• [雑誌論文] High-Performance ZnO/ZnMgO Field-Effect Transistors using a Hetero-Metal-Insulator-Semiconductor Structure (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Sasa, M.Ozaki, K.Koike, M.Yano, M.Inoue
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 89 ページ: 53502-53504
• [学会発表] スパッタ法を用いたガラス基板上へのIZO/ZnMgOヘテロ構造の作製とpHセンサー応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 生和泰明
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 第一原理計算によるウルツ鉱構造Zn_<1-x>Mg_xO混晶の自発分極解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 奥野嘉大
  • 学会等名: 日本材料学会半導体エレクトロニクス部門研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2009-03-17
• [学会発表] 第一原理計算によるウルツ鉱構造ZnMgOの自発分極解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 橋本貴史
  • 学会等名: 材料・構造の複合化と機能化に関するシンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2009-03-10
• [学会発表] Fabrication of ZnO nanorod arrays on Si(111) and A-plane sapphire substrates using aqueous solution with microwave-assisted heating (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Ogata
  • 学会等名: IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2008-10-20
• [学会発表] Characteristics of an enzyme-based ZnO/Zn0.7Mg0.3O heterojunction fieldeffect transistor as a glucose sensor (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike, Daisuke Takagi, Mitsuhiro Hashimoto, Takahito Hashimoto, Tomoyuki Inoue, Ken-ichi Ogata, Shigehiko Sasa, Masataka Inoue, Mitsuaki Yano
  • 学会等名: 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Ibaraki, Japan
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] Characteristics of an enzyme-based ZnO/Zn_<0.7>Mg_<0.3>O heterojunction field-effect transistor as a glucose sensor (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike
  • 学会等名: 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 筑波国際会議場, 茨城県
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] ZnO nanorods arrays on n-type Si(111) substrates for pH measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Ogata
  • 学会等名: 5th International Workshop on ZnO and Related Materials
  • 発表場所: Ann Arbor-Ypsilanti, Michigan, USA
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] XPS characterization of ZnO nanorod arrays grown by an aqueous solution method with microwaveOassisted heating (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Ogata
  • 学会等名: 5th International Workshop on ZnO and Related Materials
  • 発表場所: Ann Arbor-Ypsilanti, Michigan, USA
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] Characteristics of an enzyme-immobilized ZnO/Zn_<0.7>Mg_<0.3>O heterojunction field-effect transistor for glucose sensing (2008)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takagi
  • 学会等名: 27th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺(静岡県伊豆市)
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] Glucose sensing by an enzyme-immobilized ZnO/Zn_<0.7>Mg_<0.3>O heterojunction field-effect transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: Mitsuaki Yano
  • 学会等名: 27th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺(静岡県伊豆市)
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] Characteristics of an enzyme-modified ZnO/ZnMgO heterojunction field-effect transistor as a biosensor (2008)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takagi
  • 学会等名: 2008 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] ZnO thin-film transistors fabricated by sol-gel method (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Tanaka
  • 学会等名: 2008 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] 原子間力顕微鏡によるZnOナノロッド観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 尾形 健一
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学,千葉
  • 年月日: 2008-03-29
• [学会発表] 第一原理計算によるウルツ鉱構造Zn_<1-x>Mg_xOの自発分極解析と実験値との比較 (2008)
  • 著者名/発表者名: 橋本 貴史
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学,千葉
  • 年月日: 2008-03-29
• [学会発表] ZnO/ZnMgOヘテロ接合電界効果トランジスターを用いたグルコースセンサーの作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木 大輔
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学,千葉
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Electrolyte gate ZnO/ZnMgOfield effect transistors as pH sensors (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike, Daisuke Takagi, Motoki Kawasaki, Yoshinobu Nakamura, Yoshiaki Hirano, Shigehiko Sasa, Masataka Inoue, Mitsuaki Yano
  • 学会等名: The 13th International Conference onII-VI Compounds
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] Electrolyte gate ZnO/ZnMgO field effect transistors as pH sensors (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike
  • 学会等名: 13th international conference on II-VI compounds
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] ZnOトランジスタのバイオセンサ応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小池 一歩
  • 学会等名: 独立行政法人日本学術振興会「光電相互変換第125委員会」第197回研究会
  • 発表場所: 早稲田大学,東京
  • 年月日: 2007-07-03
• [学会発表] pH response of a surface-modified ZnO/ZnMgOfield-effect transistor in an electrolyte solution (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike, Daisuke Takagi, Shigehiko Sasa, Yoshiaki Hirano, Yoshinobu Nakamura, Masataka Inoue, Mitsuaki Yano
  • 学会等名: 2007 International Meeting for Future of Electron Devices
  • 発表場所: Kansai, Osaka
  • 年月日: 2007-04-24
• [学会発表] pH Response of a Surface-Modified ZnO/ZnMgO Field-Effect Transistor in an Electrolyte Solution (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Koike
  • 学会等名: 2007 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
  • 発表場所: 大阪大学,大阪
  • 年月日: 2007-04-24
• [学会発表] Microwave-assisted synthesis of c-axis oriented ZnO Nanorods on a glass substrate coated with ZnO film (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Ogata
  • 学会等名: Materials Research Society, fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [図書] 「酸化亜鉛系トランジスタとその応用」,八百編:ZnO系の最新技術と応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐々誠彦,小池一歩,前元利彦,矢野満明,井上正崇
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.oit.ac.jp/japanese/nanotech/
• [備考]
  • URL: http://www.oit.ac.jp/japanese/nanotech/
• [備考] 「日刊工業新聞」1月8日の記事に掲載
  • URL: http://www.oit.ac.jp/cgi-bin/event/topics.cgi?busho=nano&=2008&m=01&d=08
• [備考] 「日経エレクトロニクス(日経BP社発行)」の2007年8月27日号の「透明回路」特集号に掲載
  • URL: http://www.oit.ac.jp/cgi-bin/event/topics.cgi?busho=nano&y=2008&m=1&d=08