研究テーマ

究極的な高感度検出が可能なセンサ開発

光は速いのでナノパーティクルを検出しようとしてもほとんど相互作用をせずに通り過ぎてしまいます.しかし微小光共振器を用いて強く光を閉じ込めると,微小光共振器に小さな物質が付着するだけで,光は効率的にそれを検出できます.そこで本研究テーマでは,強い閉じ込め効果を持つ微小光共振器を利用して,究極的に高い感度を持つセンサ開発を目指しています.

これまで,細胞周期の解明を目指して微小光共振器の上で細胞を培養する技術の開発,輸血時の安全性の確認にも使えるバクテリア検出技術に向けた高感度化,共振器の表面に修飾を施したpHやアンモニアセンサの開発を進めてきました.現在は,高感度な水素センサの開発を進めています. 

細胞周期解明のため微小光共振器への細胞播種と培養の技術開発
細胞周期解明のため微小光共振器への細胞播種と培養の技術開発

またセンサとして使う際に重要となる,微小光共振器の小型パッケージング技術等の周辺技術の開発も進めています.

センサ研究において,一番の難しいポイントは,これがニーズ指向の研究だという点にあります.センサ研究は実は多くの論文がでるのですが,その多くはシーズ指向の視点に終始し,本当に使えるセンサは限られます.

光はセンシングに適しているといわれていますが,代替え技術も沢山あるので,本当に使えるセンサなのかどうか?を研究中に常に精査する必要があります.光でセンシングすることに本当にメリットがあるのかどうか,性能やコストも含めて,市場調査も含めて検討する必要があり,広範囲にわたる知識と様々なことを予見できる力が必要とされます.

微小光共振器の流路へのパッケージング
微小光共振器の流路へのパッケージング

2019年現在,当研究室では水素センサの開発に注力しています.実験室レベルでは触媒方式等,様々な水素センサが研究され論文が発表されているものの,企業にヒアリングしたり,市場調査を行った結果,実用化されているセンサとしては,接触燃焼式燃焼式と気体熱伝導式センサの2方式であることを突き止めました.しかし,水素は可燃性ガスであり電気回路を用いたセンサでは常にスパークによる発火の恐れがあります.しかし,光を用いればそうした心配はないので,我々は期待熱電式センサに発想を得て,光ファイバに微小光共振器センサをつなげて全光で水素ガスの検出を実現させようとしています.

センシング研究はニーズ指向なので,フットワーク軽く小型のプロジェクトを走らせる必要があります.過去には大型研究予算を取得したりしていましたが,フットワーク軽く取り組むことが重要であることをことあるたびに確認したので,研究本研究は本格プロジェクト化はせずに自由な発想で,フットワークの軽さを重視して取り組んでいます.

2019年現在,当研究室では水素センサの開発に注力しています.実験室レベルでは触媒方式等,様々な水素センサが研究され論文が発表されているものの,企業にヒアリングしたり,市場調査を行った結果,実用化されているセンサとしては,接触燃焼式燃焼式と気体熱伝導式センサの2方式であることを突き止めました.しかし,水素は可燃性ガスであり電気回路を用いたセンサでは常にスパークによる発火の恐れがあります.しかし,光を用いればそうした心配はないので,我々は期待熱電式センサに発想を得て,光ファイバに微小光共振器センサをつなげて全光で水素ガスの検出を実現させようとしています.

センシング研究はニーズ指向なので,フットワーク軽く小型のプロジェクトを走らせる必要があります.過去には大型研究予算を取得したりしていましたが,フットワーク軽く取り組むことが重要であることをことあるたびに確認したので,研究本研究は本格プロジェクト化はせずに自由な発想で,フットワークの軽さを重視して取り組んでいます.

パッケージングした素子の光学特性の様子.手に持っていても測定ができる

動画あとで差し替え

《 Keyword 》

微小光共振器  /  マイクロ流路  /  高感度センサ  /  水素センサ
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