2020 Fiscal Year Annual Research Report

Electric field concentration in Atliter space arranged in anisotropic field and its application to two wavelength high sensitivity mobile sensor

Research Project

Project/Area Number	17H03136
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	福田隆史国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (50357894)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	茨田大輔宇都宮大学, 工学部, 准教授 (80400711) 江本顕雄徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任講師 (80509662)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	サブ波長構造 / 構造二色性 / 超効率電場集中 / センシングチップ / ポータブルデバイス
Outline of Annual Research Achievements	本年度は本PJの最終年度として、これまでの成果の統合や今後に向けた展開を行った。[1] 超高効率電場集中構造の設計に関しては、摂動的境界要素法を用いたアルゴリズムによる検討を進めた。この方法は構造パラメータによるテイラー展開式を用いることから、構造を変化させたときの結果の変化の傾向をつかみやすく、本研究で目的としていた“サブ波長構造を含む素子の光学機能の探索的設計”に極めて有効であつことを確認した。また、計算データ数の低減を通じて計算コストを押されられる特徴を持つ。さらに、テイラー展開は一般に中心点から離れれば精度が落ちるが、共役勾配法を組み合わせると精度の回復も可能であることも明らかとなった。これらの成果は、今後の様々なナノフォトニックデバイス・光学素子設計にも有効であり、適用対象の拡大を含めて展開が期待できる。一方、[3] ７スポット機能表面の創成と[4] 「模擬血清試料を対象とした検出感度の定量評価」に関しては、昨年度に各スポットサイズが1mmφの６角形配置７スポットチップの塗り分けを確認したが、本年度は一体化ノズルとの組合せにより、検査時間を1/5に低減させることに成功した。これによりイムノクロマトと同程度の迅速検査ができるようになったと言える。また、[5] ポータブルセンシングシステムの確立に関しては、幅20cm×高さ12cm×奥行き7cmのパッケージにボードPCを搭載した可搬装置を作製した。これにより、チップからの反射光を簡便に計測して色度解析を行う形の簡易メタロアッセイが可能となることを示した。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。