| 研究課題/領域番号 |
24310100
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
高村 禅 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (20290877)
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| 研究分担者 |
沖野 晃俊 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (60262276)
浮田 芳昭 山梨大学, 総合研究部, 助教 (40578100)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | マイクロ・ナノデバイス / LEP-OES / 液体電極プラズマ / 環境分析 / 分析化学 / バイオセンシング / マイクロプラズマ / マイクロTAS |
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| 研究実績の概要 |
本プラズマが感度に及ぼす因子を解明し、更なる高感度化と応用を図る。本年度得られた結果を以下にまとめる。
１．プラズマの過渡現象の解明 これまでの研究で、様々なプラズマパラメータと、その結果発光を左右するのは、プラズマ発生初期の過渡現象であり、それは気液界面の動きが支配していることが判ってきた。本研究では、これらを調べ、本プラズマのさらなる解明と検出限界の向上を図る。(１)気液界面の制御では、本年度は、これまでの副流路に加え、２．バイオアッセイ系との組み合わせに於ける界面制御を試みた。組合せには、三叉路やカラム等がぶら下がるので、界面の移動が異なってくる。適当な流路負荷を導入することで、界面の動きを制御し、感度／精度を向上させることに成功した。
また、(２)電圧の印加方法の制御では、電圧の2段階印加より効果的と考えられる、分担者の沖野先生の開発した電源を用いて、ダイナミックな電圧制御を導入した。同時に、これまで用いていた、直流パルスではなく、交流も導入した。現在、データを取得中であるが、概して安定で、従来よりソフトな条件でよい結果が得られており、流路へのダメージが大幅に軽減された。
２．バイオアッセイ系との組み合わせ。すでに銀のナノ粒子を標識剤に用いて従来のELISAより2桁ほど検出感度が下がることを見出しており、現在はカラムやマイクロポンプとの組合せを、元素の固相抽出を題材に評価しながらを進めている。本年度は、作成プロセスの改良により、より安定に動作可能になった他、上記交流プラズマとの組み合わせでも、安定化出来ることが判った。
３．モデリング 本年度は、はカラム抽出過程をモデルと合わせた。固相抽出に伴うプラズマの強度変化は、モデルと良く合い、測定データの解析過程にモデルとのフィッティングを取り入れることで、より精密にノイズを区別でき、精度が高まった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
まず、個々の研究課題について以下に評価する。
（１）プラズマの過渡現象の解明 では、如何にプラズマに新たな制御因子を導入するかが、実験の振り幅を変え本質的に重要である。今回、分担者の沖野先生が開発した、ダイナミックに電圧を制御する交流電源の導入により、プラズマを大きく変えることが可能になり、大幅な進展があった。また、本年度のプリミティブな結果からも、これは、感度、精度、反応容器寿命をよい方向に大きく作用しており、新たな研究方向が見つかった。
これは、予想以上の大きな進展である。
（２）バイオアッセイ系との組み合わせ では、当初予定していた、実際の生体サンプルを使った、実験は実施しなかったが、マイクロポンプやカラム等の他のマイクロTAS要素と集積化して、協調動作させる目的は、様々な問題が見つかり、解決され、高いレベルで完結出来たことから、当初の目的は概ね達成できたと考えられる。
（３）モデリングに関しては、要所要所で、実施しそれなりの効果を挙げたと考えられる。
以上を総合して、おおむね順調と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
沖野先生の交流電源を用いた実験では、これまでにないよい進展が得られているので、システマティックにデータを集めてその本質を明らかにしていく。本科研費の延長期間内にある程度のまとめをしたい。
また、この交流プラズマは根幹に関わる話であるので、副流路や、カラム等との組み合わせも可能である。またその相性も明らかにして行きたい。
バイオ応用では、基本的な課題の抽出や、必要な技術の開発はできたと考えられるので、今後は、具体的な応用ターゲットを決めて、作りこんで行く段階と考えられる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在プラズマの現象の解明としてこれまでの直流パルスではなく高周波を用いた放電の実験を行っている。研究分担者の沖野先生が作製した専用の電源を用いているが、放電の発生に予想以上に時間がかかり、計画を変更しこの放電を用いた元素分析特性の解明を次年度に行うことにしたため、未使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記の高周波を用いた放電は、これまでの直流放電と放電条件が随分異なり、専用の流路、チップ構造を試行錯誤する必要がある。未使用額は、このためのチップ作製費と、プラズマ実験のための消耗品費に充てることにしたい。
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