【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】17H03246 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ウイルスセンサー / バクテリアセンサー / 感染予防 / 電気インピーダンス計測 / バイオセンサー / 環境ウイルスセンシング / ナノ流路 / マイクロ流路 / ウイルス / ウイルスセンサ / ナノ流体デバイス / ナノポア / 電気計測 / インピーダンス / 単一ウイルスセンシング / MEMS / マイクロフルイディクス / バイオナノテクノロジー / バイオセンシング / 1分子計測 / ウイルスセンシング / ナノ流体システム / Bio-NEMS / 1分子操作 / マイクロ化学システム / 超微小電流計測 / ナノフルイディクス / バクテリア / センサー / ナノボア / 微少電流計測 / 微細加工 / マイクロ・ナノデバイス / ウィルス / スマートセンサ情報チップ

【研究成果の概要】

感染症の早期発見に基づく安全・安寧な社会の実現をめざし，高電界非線形電気インピーダンス法を利用したウイルスの電気的測定法の創成を目的として，ナノポア型とナノ流路型のウイルスセンサーの開発を行った。その結果，定量性には課題が残るものの，インピーダンス測定データをウイルスの電気的等価回路モデルを元に解析することによって，ウイルス種の同定が可能となることを示唆する結果が得られた。

【研究の社会的意義】

従来の免疫染色やPCR法などに代表されるウイルス検出法は，ヒトを調べる技術であるため感染後で無くては検出することが出来ない。一方，CORVID-19のようなウイルス感染によるパンデミックを防止するためには感染を未然に防ぐ技術も重要であり，すなわちヒトに感染する前の環境中のウイルスを検出するためのセンシング技術が必要になる。本研究は，大気中や水中の様々な環境におけるウイルスをセンシングするための基礎技術に取り組み，将来的には空調機器や携帯デバイスなどに内臓することにより，24時間・365日ウイルスを監視して感染を未然に防ぐ安全で安心な社会の実現を目指すものである。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】ナノバイオサイエンス

【研究領域課題番号】16K13645 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオセンシング / ナノポア / 相変化材料 / DNA / 金ナノ粒子 / １分子計測 / ナノバイオ / 半導体物性 / 流体工学

【研究成果の概要】

ナノポア技術への期待はシーケンサ応用にとどまらず、分子・粒子識別、タンパク分子解析や細胞観察・遺伝子導入などに広がりつつある。本研究では、固体ナノポアに対してアクティブな制御機能を具備させることを目的とした。ナノポアを相変化材料で被覆し、結晶相・アモルファス相間の大きな光学的コントラストを利用することによって、ナノポア近傍に生じる対流、熱泳動を制御し、DNAやナノ粒子のナノポア通過過程のスイッチング機能を実証した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】ナノバイオサイエンス

【研究領域課題番号】26600055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ナノポアセンシング / DNA / 蛍光計測 / プラズモン / １分子計測 / ナノ光学 / ナノ流体工学 / ナノデバイス / 生体生命情報学 / バイオセンシング / ナノオプティクス

【研究成果の概要】

ナノポアシーケンサにおいて高精度な塩基識別実現に向けた課題は、通過速度の低速化と安定化である。そのためには、ナノポア通過直前・直後のDNAの形態やそれに依存したドリフト運動と拡散運動の競合等を明らかにする必要がある。本研究では、ナノポア通過中、ならびに通過後のDNAコイル形成と空間的移動の観測に必要な100nm、0.1msの空間・時間分解能を有する光学的観察手法の開発、動作実証をおこない、さらにナノポア近傍の電場に起因する特徴的なDNA通過挙動を見出した。また塩基情報解読に向けてSTED利用の有効性を確認し、プラズモニック・ナノポアの作製に成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】25289096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Microfluidics / Lab-on-a-chip / MEMS / NEMS / Bionanotechnology / Single-molecule / ナノ流体システム / ナノフルイディクス / 電気二重層 / 単一分子計測 / 電気計測 / lab-on-a-chip / バイオセンシング / 先端計測デバイス / ナノバイオ / マイクロ・ナノデバイス / 1分子計測 / バイオナノテクノロジー / 電気インピーダンス計測 / ナノデバイス / 極微空間 / 超高感度測定 / Nanochannel / Nanogap / Hydrated diameter / Electrokinetic / MicroTAS / Nanobiology

【研究成果の概要】

電気インピーダンス計測によりナノ流路内のイオン分布と輸送現象を評価した。その結果，流れがある場合，流れが無い状態に対して電気二重層の厚さが薄くなるという結果を得ることが出来た。さらに，電気二重層がオーバーラップする程に細いナノ流路内では，表面電荷を打ち消すカウンターイオンでナノ流路内が占められていると考えられ，Grahameの式で見積もった表面電荷量をDebye-Huckel-Onsager式にフィードバックして抵抗値に換算したところ，ナノ流路表面の表面電荷に制限された抵抗値が得られ，低濃度側における電気二重層のオーバーラップ状態の抵抗値と非常に良く一致することを明らかとした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)