| 研究課題/領域番号 |
21H01958
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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34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
鈴木 博章 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20282337)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | バイポーラ電気化学 / バイポーラ電極 / ３電極系 / 電気化学発光 / 電位制御 / クーロメトリー / 金属置換 / センサアレイ / 電気化学回路 / 金属接続 / DNA / 酸素電極 / ポテンショスタット / イオン感応膜 / マイクロフルイディクス / 界面電位制御 / レドックスサイクリング / 金属置換クーロメトリー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バイポーラ電気化学系、特に「閉じた」バイポーラ電気化学系に基づき、マイクロフルイディクスの手法も取り入れた、新規電気化学回路網を構築する。従来の３電極系電気化学との融合による、ハイブリッド電気化学系の構築も試みる。高密度バイポーラ電極(BPE)アレイの形成、BPE上の界面電位制御、レドックスサイクリングによる高感度化、金属増感クーロメトリーによる高感度化、マトリックス状電極配列による端子数の削減等につき順次段階的に進め、最終的にタンパク質およびDNA検出用センサのアレイ化および高感度検出により、本課題で開発された技術の有効性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
バイポーラ電極(BPE)の精密電位制御を実現するために、制御用チャンバー中にイオン感応性電極を形成してBPEとの間に閉じた回路を形成し、BPEの電位を固定する手法を開発した。金属置換型クーロメトリーを行うにあたり、close型バイポーラ電気化学系と３電極系による２段階反応を用いるセンシングデバイスを開発した。Close型バイポーラ系のBPEの集積化では、２液を分離する壁の存在が集積化の障害になっていた。そこで、BPEの両極をリード線で結ぶ構造を用いることにより、集積化されるBPE数を顕著に増加させることができた。この構成によるDNAセンサアレイおよびクラーク型酸素電極アレイを作製した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気化学分析では３電極系が広く用いられているが、多数の３電極系を微小なチップ上に集積化する場合、配線数の増加、デバイスの動作、信号検出が非常に複雑になるという課題があった。バイポーラ電気化学系は装置構成がシンプルで、外部装置に接続されない電極 (BPE) でセンシングが可能であるため、多数のセンサのアレイ化が容易に実現できるという特長がある。また、高度な電気化学デバイスを実現するための新技術の可能性を多く含んでいる。今回の研究の成果は、今後の電気化学デバイス、特に微細加工で作製されるデバイスの研究開発に有用な知見を与えるものと考えている。
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