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熱は生化学反応において最も基本的な物理的指標であるが、細胞レベルでは計測が困難であったため、研究がほとんどされていない。本件では単一細胞など、生体試料への応用を目的としたフェムトジュールのカロリーメーターを開発することを目的としている。本研究で提案するフェムトジュール熱量センサが実現すれば、生物学への応用だけでなく、がん細胞などの細胞レベルでの薬物の効果など、医療分野における新しい計測手段を提供することが期待される。
VOxは室温近傍で大きな抵抗変化を示す材料として知られており、サーミスタとして動作する。VOxは機械素子としても大きな共振周波数の温度変化を示すことが期待されるため、実際に機械素子を試作し、その共振周波数の温度変化を評価した。その結果、非常に大きな共振周波数の温度変化を示すことが確認でき、高感度温度センサとしての可能性を示した。
一方、PN接合型の温度センサを集積化した細胞の熱量計測素子を試作した。この素子を用いて、褐色脂肪細胞の発熱を計測できることを示すことができた。特に、これまでに特異なパルス状の熱産生が見られた褐色脂肪細胞において測を行い、同様の計測結果が得られることを確認した。PN接合型の熱量センサでおよそピコジュールの感度が得られ、その実測値と理論値を比較し、設計論を構築した。試作したセンサは数十マイクロメートルと大きなものであったが、小型化により、１－２桁の感度向上が期待できることを明らかにした。
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