Vol.2 No.2 2009

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研究論文:高感度分子吸着検出センサーの開発(藤巻ほか)−157−Synthesiology Vol.2 No.2(2009)執筆者略歴藤巻 真(ふじまき まこと)1998年早稲田大学博士後期課程修了。博士(工学)。1998−2000年 日本学術振興会特別研究員として、早稲田大学、モントリオールW. Knoll: Optical characterization of organic thin films and interfaces with evanescent waves, MRS Bulletin 16, 29-39 (1991).W. Knoll: Interfaces and thin films as seen by bound electromagnetic waves, Annu. Rev. Phys. Chem. 49, 569-638 (1998).E. Kretschmann: Die bestimmung optischer konstanten von metallen durch anregung von oberflächenplasmaschwingungen, Z. Physik 241, 313-324 (1971).M. Fujimaki, C. Rockstuhl, X. Wang, K. Awazu, J. Tominaga, T. Ikeda, Y. Koganezawa and Y. Ohki: Biomolecular sensors utilizing waveguide modes excited by evanescent fields, J. Microscopy 229, 320-326 (2008).M. Fujimaki, C. Rockstuhl, X. Wang, K. Awazu, J. Tominaga, N. Fukuda, Y. Koganezawa and Y. Ohki: The design of evanescent-field-coupled waveguide-mode sensors, Nanotechnology 19, 095503-1-7 (2008).J. Y. Douillard and T. Hoffman: Enzyme-linked immunosorbent-assay for screening monoclonal-antibody production using enzyme-labeled second antibody, Methods in Enzymology 92, 168-174 (1983).K. Awazu, C. Rockstuhl, M. Fujimaki, N. Fukuda, J. Tominaga, T. Komatsubara, T. Ikeda and Y. Ohki: High sensitivity sensors made of perforated waveguides, Opt. Express 15, 2592-2597 (2007).M. Fujimaki, C. Rockstuhl, X. Wang, K. Awazu, J. Tominaga, T. Ikeda, Y. Ohki and T. Komatsubara: Nanoscale pore fabrication for high sensitivity waveguide-mode biosensors, Microelectron. Eng. 84, 1685-1689 (2007).R. G. Musket, J. M. Yoshiyama, R. J. Contolini and J. D. Porter: Vapor etching of ion tracks in fused silica, J. Appl. Phys. 91, 5760-5764 (2002).M . Osterfeld, H . Franke and C. Feger: Optical gas detection using metal film enhanced leaky mode spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 62, 2310-2312 (1993).K. H. A. Lau, L. S. Tan, K. Tamada, M. S. Sander and W. Knoll: Highly sensitive detection of processes occurring inside nanoporous anodic alumina templates: A waveguide optical study, J. Phys. Chem. B 108, 10812-10818 (2004).T. Abe, K. Sunagawa, A. Uchiyama, K. Yoshizawa and Y. Nakazato: Fabrication and bonding strength of bonded silicon-quartz wafers, Jpn. J. Appl. Phys. 32, 334-337 (1993).M. Fujimaki, C. Rockstuhl, X. Wang, K. Awazu, J. Tominaga, Y. Koganezawa, Y. Ohki and T. Komatsubara: Silica-based monolithic sensing plates for waveguide-mode sensors, Opt. Express 16, 6408-6416 (2008).B. E. Deal and A. S. Grove: General relationship for the thermal oxidation of silicon, J. Appl. Phys. 36, 3770-3778 (1965).リチャードK.レスター, 小林直人: シンセシオロジーへの期待 −MITレスター教授へのインタビュー−, Synthesiology 1, 139-143 (2008).[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15]参考文献大学にて、光通信デバイスの研究に従事。その後、科学技術特別研究員として、電子技術総合研究所にてパワーエレクトロニクス素子、光通信用素子の開発に従事。早稲田大学助教授を経て、2004年に産業技術総合研究所に入所。近接場光を用いたバイオセンシング技術の開発に従事している。産総研技術移転ベンチャーの取締役にも就任し、産総研発の技術の実用化に従事。本論文では、主に光学設計及び全体構想の取りまとめを行った。粟津 浩一(あわづ こういち)1991年東京工業大学博士後期課程修了。博士(工学)。同年電子技術総合研究所入所、加速器応用工学の研究に従事。1996年から1998年までモントリオール大学招聘研究員。2001−2002年 新エネルギー・産業技術総合開発機構主任研究員、2002−2004年 分子科学研究所客員教授。2003年より産業技術総合研究所近接場光応用工学研究センターチーム長、2005年より東京大学工学系研究科客員教授、現在に至る。ナノフォトニクス、医療とビーム応用の融合領域の研究に従事している。本論文では、特にナノ穴形成技術及び導波路形成技術に関する検討を行った。査読者との議論 議論1 研究開発シナリオについて質問(小林 直人:産総研特別顧問)超高感度な分子センサーの開発が今日必要なことは明白だと思いますが、今回の研究開発で達成を狙う成果が生まれると、今までにないどのような効果が期待できるのでしょうか。単に従来のセンサーに比べて、感度が高く安定で使いやすいと言うことに過ぎないのでしょうか。それらのみが成果であるとすると、高感度化や安定化によって何がどう変わるのか、と言う点を是非記述し、そこにいたる研究開発シナリオも記述をお願いします。回答(藤巻 真)センサー開発では、感度と安定性の向上が第一です。また、これらに並び重要な性能として、検体の正確な判別、つまり低ノイズな検出が挙げられます。性能別に「高感度化」「高安定化」「低ノイズ化」を取り上げ、具体的に何が課題かを示し、また各課題の解決によって享受できるメリット、さらには最終的な応用のターゲットとして図1としてまとめ、2章の冒頭に挿入しました。また、図4として研究のシナリオを図式化し、2.2章の最後に挿入しました。議論2 要素技術の整理質問(小林 直人)この論文の開発技術の眼目は、すでに開発されていた「エバネセント場結合型導波モードセンサー(EFC−WM)」の導波部に、高いアスペクト比の穴を多数あけることによりそこに多数の分子を吸着ないし接触させ、導波路モード変化による反射率変化を測定することにより感度を向上させたこと、さらにモノリシック検出板の開発による安定性の向上、光吸収による感度の更なる向上を図ったこと、にあると理解しました。そこで、EFC−WMは、光反射物質に制限がないこと、S波P波の両方が使えるなどSPRより利点が多いのに、実用化されなかったのはなぜでしょうか。回答(藤巻 真)EFC−WMセンサーの原理自身は古くから知られていました。分子吸着を測定するセンサーとしてSPRセンサーの後塵を拝してきた最も大きな理由は、分子吸着によって生じる共鳴角の変化量の絶対値がSPRセンサーに比べ小さいということと考えられます。また、導波路

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