関連イベント
関連雑誌
News Details ニュース詳細
物質材料研、超高感度センサ開発
February 9, 2011, つくば--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、吉川元起研究員は、スイス連邦工科大学ローザンヌ校および、Dr. Heinrich Rohrerと共同で、従来型センサに比べて飛躍的に高い感度を有する画期的な膜型表面応力センサの開発に成功した。
同センサは、小型・集積・多チャンネル化などが可能であり、半導体デバイスと同様に大量生産も可能であるため、医療・バイオ・環境・セキュリティーなど広範な用途に応用可能という。
従来のカンチレバーアレイセンサは、広く利用されているレーザ読み取り方式では、装置が大型・複雑で、血液などの不透明溶媒での測定が不可能などの弱点があった。これに対し、ピエゾ抵抗型のカンチレバーを利用することにより、小型・簡便で、不透明溶媒でも測定が可能であるだけでなく、読み取り部分も含め全ての構成要素を半導体製造技術により、携帯電話などをはじめ、従来の半導体デバイスに集積することが可能になる。しかし、ピエゾ抵抗型カンチレバーセンサの一番の弱点は、感度の低さ。
研究チームは、この感度の低さを克服するため、カンチレバーの常識を覆す革新的な構造最適化を行い、膜型表面応力センサ（Membrane-type Surface stress Sensor; MSS）を開発。このMSSのプロトタイプを実際に作製し、実験を行った。その結果、従来のカンチレバー型のセンサに比べ、20 倍以上の感度の実証に成功。これは既にレーザ読み取り方式のセンサと同程度の感度であり、さらに、膜やブリッジ部分の大きさを少し変えるだけで、さらに数桁以上の超高感度化が可能であることも、シミュレーションにより明らかになった。
MSS はカンチレバーセンサと同様に、検体分子が吸着する際の立体反発などに起因する表面応力を測定しているため、ガス分子から生体分子までほとんどの種類の分子の測定が、空気中や溶液中など様々な環境で可能。また、小型・簡便で、不透明溶媒でも測定可能であり、大量生産による低コスト化も期待できるため、医療・バイオ・環境・セキュリティーなど、様々な分野での広範な応用が期待される。
同センサは、小型・集積・多チャンネル化などが可能であり、半導体デバイスと同様に大量生産も可能であるため、医療・バイオ・環境・セキュリティーなど広範な用途に応用可能という。
従来のカンチレバーアレイセンサは、広く利用されているレーザ読み取り方式では、装置が大型・複雑で、血液などの不透明溶媒での測定が不可能などの弱点があった。これに対し、ピエゾ抵抗型のカンチレバーを利用することにより、小型・簡便で、不透明溶媒でも測定が可能であるだけでなく、読み取り部分も含め全ての構成要素を半導体製造技術により、携帯電話などをはじめ、従来の半導体デバイスに集積することが可能になる。しかし、ピエゾ抵抗型カンチレバーセンサの一番の弱点は、感度の低さ。
研究チームは、この感度の低さを克服するため、カンチレバーの常識を覆す革新的な構造最適化を行い、膜型表面応力センサ（Membrane-type Surface stress Sensor; MSS）を開発。このMSSのプロトタイプを実際に作製し、実験を行った。その結果、従来のカンチレバー型のセンサに比べ、20 倍以上の感度の実証に成功。これは既にレーザ読み取り方式のセンサと同程度の感度であり、さらに、膜やブリッジ部分の大きさを少し変えるだけで、さらに数桁以上の超高感度化が可能であることも、シミュレーションにより明らかになった。
MSS はカンチレバーセンサと同様に、検体分子が吸着する際の立体反発などに起因する表面応力を測定しているため、ガス分子から生体分子までほとんどの種類の分子の測定が、空気中や溶液中など様々な環境で可能。また、小型・簡便で、不透明溶媒でも測定可能であり、大量生産による低コスト化も期待できるため、医療・バイオ・環境・セキュリティーなど、様々な分野での広範な応用が期待される。
