| 研究課題/領域番号 |
19H02202
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
柳谷 隆彦 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10450652)
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| 研究分担者 |
高柳 真司 同志社大学, 生命医科学部, 助教 (00735326)
吉田 憲司 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (10572985)
鈴木 雅視 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (60763852)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 複素反射率測定 / 横波トランスデューサ / すべりモード / たんぱく質センサ / 抗原抗体反応 / 圧電薄膜 / 圧電薄膜共振子センサ / 圧電デバイス / 圧電薄膜センサ / 横波デバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、従来の質量変動による抗原抗体反応検出（QCM等）ではなく、これまで実現不可能であった数百ＭＨｚ～ＧＨｚ帯横波斜入射を達成し、抗原抗体反応時の粘弾性変化を検出する新しいセンサ方式を提案する。センサ感度（Ｓ/Ｎ比）は「薄膜の圧電性」と「横波入射角」に強く依存する。本研究室で新たに発見したｃ軸が傾斜配向した横波圧電性薄膜を用いてこの問題を解決し、Ｓ/Ｎ比を大幅向上させた高感度・低雑音・小型な高感度病変マーカ検出システムを構築する。さらに、これまで難しかったＵＨＦ帯の複素反射率測定に挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、界面での粘弾性変化を用いた抗原抗体反応の定量評価を目的としている。これまで実現されていない数百MHz以上の高周波横波を用いた複素反射率測定法により、液体試料の粘弾性を評価する。横波を用いることで、圧電体／液体界面で音波エネルギーが液体層に漏れることなく、共振状態を維持できる。今回、斜めスパッタ成膜法を用いてc軸が４５°傾いたScAlN薄膜を成長させ、UHF帯の擬似すべりモードセンサＭＥＭＳを作製した。金薄膜をビオチンで修飾した共振子表面に、０～１５μg/mLの濃度のストレプトアビジン溶液を送液し、ビオチン―アビジン反応の検出を試みた結果、４水準で有意な差を検出することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年の高齢化に伴って訪問診療の割合が増加している。在宅医療の高度化には、医者が手荷物で運べるまで検査機器を小型化することが重要課題である。本研究は、病変マーカの抗原抗体反応を検出できる高感度・小型センサの実現を目指すものである。
これまで実現が難しかったUHF帯横波送波受波をScAlN圧電薄膜を用いて達成している。この薄膜を用いた複素反射率測定を実現し、抗原抗体反応時の粘弾性変化を検出する新しいセンサ方式を提案している。これにより、高感度なたんぱく質の相互作用の検出に成功している。
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