直接点力測定型ピエゾ抵抗カンチレバーアレイバイオセンサーの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21750083
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 吉川 元起 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, ICYS-MANA研究員 (70401172)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: カンチレバーセンサー / ピエゾ抵抗 / 構造最適化 / 膜型表面応力センサー(Membrane-type Surface stress Sensor, MSS) / ナノメカニカルセンサー / 有限要素解析(Finite Element Analysis, FEA) / 高感度 / MEMS / NEMS

研究概要

微小なカンチレバー(片持ちの梁)を利用したセンサーは、様々な分野での応用が期待されている。従来のレーザーを用いた読み取り方式における問題点(大型・高価・多チャンネル化が困難など)を克服可能なピエゾ抵抗型のカンチレバーの一番の問題点は、その感度の低さにあった。本研究では、網羅的な構造最適化を行うことで、ピエゾ抵抗カンチレバーセンサーの感度を飛躍的に高め、計算と実験の両面から実証することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.Rohrer
  • 雑誌名: Nano Letters 11 ページ: 1044-1048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical analysis and optimization of a microcantilever sensor coated with a solid receptor film (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 98 ページ: 173502
  • 査読あり
• [学会発表] Optimization of piezoresistive cantilever sensors towards highly sensitive membrane-type surface stress sensors (MSS) (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.Rohrer
  • 学会等名: The Japan Society of Applied Physics The 58st Spring Meeting
  • 発表場所: Atsugi, Japan Oral
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.Rohrer
  • 学会等名: MANA International Symposium 2011
  • 発表場所: Tsukuba, Japan Oral
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] Optimization of Piezoresistive Cantilever Sensors towards Highly Sensitive Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 学会等名: The 197th MANA & The 87th ICYS Joint Seminar
  • 発表場所: Tsukuba, Japan Oral
  • 年月日: 2011-02-18
• [学会発表] Grand Challenge～Beyond capitalism or communism～ (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 学会等名: 1st MANA Grand Challenge Meeting
  • 発表場所: Miura, Japan Oral
  • 年月日: 2011-01-27
• [学会発表] Piezoresistive cantilever array sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.Rohrer
  • 学会等名: Japan-Taiwan Joint Workshop on Bioelectronics
  • 発表場所: Tainan, Taiwan Oral Invited.
  • 年月日: 2011-01-22
• [学会発表] Optimization of Piezoresistive Cantilever Array Sensors Towards Highly Sensitive Membrane-type Surface stress Sensors (MSS) (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.Rohrer
  • 学会等名: UCL, LCN meeting
  • 発表場所: London, United Kingdom Oral Invited.
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] Nanomechanical Surface Stress Sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.Rohrer
  • 学会等名: Asia Nanotech Camp 2010
  • 発表場所: Singapore, Singapore Poster.
  • 年月日: 2010-10-04
• [学会発表] Strain Amplification Schemes for Piezoresistive Cantilevers (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, H.Rohrer
  • 学会等名: 7th International Workshop on Nanomechanical Cantilever Sensors
  • 発表場所: Banff, Canada Poster.
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] Finite Element Analyses of Cantilever Array Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 学会等名: The 136th MANA & The 68th ICYS Joint Seminar
  • 発表場所: Tsukuba, Japan Oral.
  • 年月日: 2010-04-02
• [学会発表] Sub-ppm sensitivity of piezoresistive cantilever array sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, H.-P.Lang, C.Gerber, T.Sakurai, M.Aono
  • 学会等名: The Japan Society of Applied Physics The 57st Spring Meeting
  • 発表場所: Hiratsuka, Japan Oral.
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, T.Nakayama, M.Aono
  • 学会等名: Mini-Workshop on SPM and Bio-Nano in the presence of Dr.Heinrich Rohrer
  • 発表場所: Tsukuba, Japan Oral.
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, T.Nakayama, M.Aono
  • 学会等名: Hakone Mini Workshop
  • 発表場所: Hakone, Japan Oral Invited.
  • 年月日: 2010-03-07
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, T.Nakayama, M.Aono
  • 学会等名: MANA International Symposium
  • 発表場所: Tsukuba, Japan Poster.
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, T.Nakayama, M.Aono
  • 学会等名: ICYS Workshop 2010
  • 発表場所: Tone Gun, Japan Oral.
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] Recent progress on the project (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 学会等名: Surface Science Seminar
  • 発表場所: Sendai, Japan Oral.
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Bio-Sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, T.Sakurai, H.-P.Lang, C.Gerber, T.Nakayama, M.Aono
  • 学会等名: Osaka University-MANA/NIMS Joint Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan Poster.
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Bio-Sensors---for Medical Diagnostics, Genetic and Environmental Researches (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, T.Akiyama, S.Gautsch, P.Vettiger, T.Sakurai, H.-P.Lang, C.Gerber, T.Nakayama, M.Aono
  • 学会等名: 1st MANA-NSC Joint Workshop
  • 発表場所: Cambridge, United Kingdom Oral.
  • 年月日: 2009-07-03
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Bio-Sensors for Medical Diagnostics, Genetic and Environmental Researches (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 学会等名: The 84th MANA & The 38th ICYS Joint Seminar
  • 発表場所: Tsukuba, Japan Oral.
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] Piezoresistive Cantilever Array Bio-Sensors for Medical Diagnostics, Genetic and Environmental Researches (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa
  • 学会等名: Frontier Sciences Special Seminar
  • 発表場所: Kashiwa, Japan Oral Invited.
  • 年月日: 2009-05-29
• [学会発表] Piezoresistive cantilever array sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yoshikawa, H.-P.Lang, T.Akiyama, L.Aeschimann, U.Staufer, P.Vettiger, T.Sakurai, M.Aono, C.Gerber
  • 学会等名: WPI-AIMR meeting
  • 発表場所: Sendai, Japan Oral Invited.
  • 年月日: 2009-04-03
• [備考] 研究代表者ホームページ
  • URL: http://y-genki.net
• [産業財産権] 表面応力センサ (2010)
  • 発明者名: 吉川元起、秋山照伸、Peter Vettiger、Heinrich Rohrer
  • 権利者名: 独立行政法人 物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 特願2010-118859
  • 出願年月日: 2010-05-24