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整理番号 6740   (公開日 2014年01月31日) (カテゴリ バイオテクノロジー医学・薬学素材機械情報・通信エレクトロニクス
MEMSのバイオテクノロジー応用(気液界面で振動するMEMSバイオセンサ)
●内容 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:マイクロマシン)の創成期から蓄積した設計・製作・応用の知識や技術を軸に、藤田研究室では先端科学の二つの大きな柱である「ナノテクノロジー」と「バイオテクノロジー」に対して、他の技術では実現困難な実験計測系を創成している。

 従来からカンチレバー状マイクロ構造への分子結合に伴うカンチレバーのたわみや、共振周波数の変化を検出に用いるバイオセンサが研究されています。共振周波数を測るセンサは、水中もしくは空気中で動作するカンチレバーを用いているが、我々のデバイスは、気液の界面で振動するカンチレバーを用いて、分子の結合に伴う質量変化を検出するところに独創性がある。(1) 水中で振動するカンチレバーと比較して、共振特性の鋭さを表すQ値が大きいこと、(2) 雑音に対する検出信号の比(S/N比)も大きいことと、(3) 位相検出を利用したPLL測定系が高感度なことの三つの利点を併せて感度が15倍に向上した。カンチレバーの液体側の表面に測定対象の分子と特異的に反応する分子(例:抗体)を修飾しておき、サンプルを流すと、対象分子の捕獲によって振動体の質量が増加する。これに伴う共振周波数の減少を検出することで、バイオセンサに利用した。様々の分子を高感度で検出するバイオセンサが実現できる。

ニーズに基づく要求仕様などを含め、バイオ、ナノテク技術へのMEMS応用に関する共同研究を希望する。特に企業からの具体的テーマの提案をお待ちしている。
●研究者
教授 藤田 博之
生産技術研究所 附属マイクロメカトロニクス国際研究センター
●画像


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気液界面で振動するカンチレバーを用いたバイオセンサ
マイクロ流路の壁面にU字型の疎水性スリットをいれて、気液界面で振動するカンチレバーを作り、レーザー光を当てて、気液界面で振動させた
(C) 生産研 藤田(博)研究室

インシュリンと抗体との反応を利用した検出実験の結果
抗インシュリン抗体を付加したセンサに、インシュリン2ng/mlを含む液を導入したところ、2kHzの共振周波数変化が測定できた。この変化は、理論的な計算値とも一致した。
(C) 生産研 藤田(博)研究室
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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