高次機能を発現させたフォトニックデバイス開発と センサー応用

2022.11.07 By 大阪府立大学 大学院 工学研究科 准教授 遠藤 達郎

バイオ

技術の概要

本技術は、ナノインプリントリソグラフィーを基盤技術として安価・簡便に作製したナノ周期構造を有する光学素子「フォトニック結晶(Photonic crystal: PhC)」および「プラズモニック結晶(Plasmonic crystal: PC)」中へ異種材料を包含させることで、イオン認識機能をはじめとした高次機能を発現させ、高感度かつ簡便に感染症や癌、生活習慣病、神経変性疾患等の疾病診断が可能なバイオセンサーの開発を行うものである。

技術の特徴

本技術は、ポリマーを基材とした「PhC」(図1(a))および金属を基材とした「PC」(図1(b))を作製、加えて基材中へ異種材料を包含させることで、蛋白質やイオン等各種疾病マーカー分子の検出・定量を行った。これらデバイスは、上部から白色光を照射すると特定波長の光のみを反射させる特徴を有し、目視での高感度疾病診断が期待できる。

図1 作製したデバイス構造概略図および外観写真

(a)フォトニック結晶

(b)プラズモニック結晶

適用分野

【想定される用途】

  • ・簡易医療診断(神経変性疾患、癌、生活習慣病、感染症)
  • ・食品衛生検査(食中毒、農薬、重金属)
  • ・環境モニタリング(揮発性有機溶媒、ダイオキシン)
  • ・細胞非染色イメージング(代謝挙動観察)
  • ・IoTを指向したセンシングシステム


【希望する「組織」連携体制】

  • ・基礎技術の深化:大学・研究機関→光学シミュレーション等
  • ・生産技術の高度化:研究機関・企業→鋳型製造コスト削減等
  • ・社会実装システムの開発:企業→医療・創薬等への応用展開

技術の内容

【提案する内容】

我々の常日頃の健康維持・管理には、医療機関に赴くことなく簡便・迅速に健康状態を知ることができる装置が必要である。本技術は、安価・簡便に作製可能なナノ光学素子「フォトニック結晶(Photonic crystal: PhC)」および「プラズモニック結晶(Plasmonic crystal: PC)」を用いた超高感度センシングデバイスを提案する。

【実装化への要望】

  • 光学シミュレーション解析・非特異的吸着軽減技術の開発
  • 鋳型製造コストを削減可能な技術開発
  • 医療・創薬分野への応用展開を実現するためのデータ取得協力
  • IoTを指向したセンシングシステム・ソフトウェア開発

特許情報

発明の名称 光学センサー及び該センサーの作製方法 概要

光学センサー作製に使用する基材中へイオン抽出試薬等異種材料を包含させることで、低分子の測定対象物質を高感度かつ簡便に検出・定量可能なセンシング原理および作製技術を開発した。

出願番号 特願2013-078232
代表発明者 遠藤 達郎
発明の名称 光学式センサーおよびその製造方法並びに光学式センサーを用いた検出方法 概要

ナノインプリントリソグラフィーを用いて作製したナノ周期構造へ貴金属層を形成することにより、簡便に局在表面プラズモン共鳴を励起可能なデバイスを作製する技術を開発した。加えて作製したデバイスを用いて高感度な光センサーを提案した。

出願番号 特願2010-533836
代表発明者 遠藤 達郎

研究者からの一言

本技術は、IoTを指向した生体センシングを実現する基盤技術となるものです。今後は更なる高次機能の実現・実用化を目指した研究開発を進めていくことを計画しています。

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特許情報

特願2013-078232

JPA 2014202574-000000

特願2010-533836

JPB 005488469-000000