| 研究実績の概要 |
化学反応の高速解析、生物質中の活性酸素の定量分析、機能性物質の劣化や経時変化の解析などへの応用を目的とした超微量フリーラジカルセンサの試作および評価を実施した。本研究課題で提案したフリーラジカルセンサは、シリコンチップ上に集積化された電子スピン共鳴計測システムによって実現される。しかし、従来の電子スピン共鳴測定では、測定対象に印可する直流磁場強度と高周波電磁界の周波数を精密に制御する必要があり、大がかりな装置が必要である。本研究課題では、パラメトリック電子スピン共鳴法を新規に提案し、従来の電子スピン共鳴装置のような電磁石による直流磁場と電磁界周波数の精密制御を必要とせず、直流電圧掃引のみによって、フリーラジカルの電子スピン共鳴スペクトラムが得られることを理論的に示した。さらに、標準的なLSI製造技術(CMOS 180nm)を用いて、1GHzの周波数帯を用いたフリーラジカルセンサを試作し、パラメトリック電子スピン共鳴法により、DPPH, TEMPOLなどの市販フリーラジカルに対して電圧掃引による電子スピン共鳴スペクトラムを得ることに成功した。この手法により、電磁石を使用せず、0.5ミリメートル程度のセンサのみで、短寿命フリーラジカルの好感度検出が可能となった。さらに、微細化されたチップ電気泳動流路やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)による化学物質分離システムなどに組み込むことを想定して、パラメトリック電子スピン共鳴法をチップ上に実装するための各種回路方式の提案と感度解析を行い、フリーラジカルセンサを高感度化する手法を明らかにした。
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