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Chemical Sensors Index Page (Japanese)
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Sensors Index Page (English)
坂田 勘治
潟gクヤマ 理事 Si開発グループ リーダー
（化学センサ研究会 副会長）
材料や技術に対する要求価値や開発方向性が変わりつつある。従来の利便性や量産廉価性に対し、人間の感性に関わってより高度な機能や特性が材料や技術に求められている。「安全」から更に「安心」へ、「楽しみ」から「驚きや感動」へ、そして「環境保全」から「快適さ」へ、「治療」から「健康増進」へ等々と、生活をより豊かにして人を幸せにする技術への要求や期待が高まっている。また、製品や商品の市場の急速なグローバリゼーションに伴い、従来の材料や技術が一般化する中、製品や商品の付加価値を向上する観点からも、材料や技術に対してイノベーションが求められている。 イノベーションの対象は多くの分野や領域に及ぶが、これら機能の発現にセンサ類は深く関わり、高機能或いは高性能な化学センサの開発に対する期待は大きい。
これら高度な機能や特性を発現する為、先ずは開発コンセプトにおいて機能設計が為され、材料は精密に且つ微細に構造制御される。そして、複数の要素機能デバイスを複合化し、特性機能を統合的に発揮させる。それら機能デバイスを有機的に連動させるシステム化技術が必須で、一方、材料開発においてもシステム化しての機能特性の評価が必要となっている。開発において、材料とデバイス化技術、更にはシステム化技術との連携や一体化開発の必要性や重要性が更に増している。
これらの材料構築やシステム化に関わる技術は、最近のナノテクノロジーやバイオテクノロジーの進展によって、現実のものと成りつつある。構造解析や機能動作機構の研究では、組織構造や集合組織体としての機能や構造特性の解明が進み、分子や原子レベルでの材料合成技術、そして組織構造の形成技術が開発されている。新技術や新材料によって材料や技術の高機能化や高性能化が図られる中、材料や技術に対する「環境適合性」や「信頼性」がこれまで以上に重視される。製造生産過程で使用される物質やプロセスを含め、人体や生態系ばかりでなく地球環境への影響を考慮した環境安全性、そしてリサイクル性等が求められる。繰返し耐久性や環境安全性に加え、信頼性に関して自己診断機能や自己修復機能が求められている。これら信頼性に関連する機能をデバイスやシステムにおいて組み込む方法もあるが、材料自体の特性として具備した開発例も報告されている。
こうした技術潮流において、化学センサの開発は先駆的にそして先端的に為されて来た。人間の感性に関わってより高度な機能や特性を有する化学センサの開発が、新しい時代に向けて材料や技術のイノベーションを先導する事を強く期待する。
黒澤 茂
産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門計測技術研究グループ・主任研究員
ヒューマンストレスシグナル研究センターストレス計測評価研究チーム併任
〒305-8565 茨城県つくば市東 1-1-1
Shigeru KUROSAWA
National Institute of Advanced I ndustrial and Technology(AIST)
1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8565, Japan
Rapid analytical technology has been demanded for accurate and rapid determination of trace amounts of chemical compounds, such as marker proteins for disease of endocrine disrupters like dioxin, which might be contained in blood, food and the environment. Research and development of immunosensors using the quartz crystal microbalance(QCM) has recently focused on rapid detection methods for their determination, and development of reagents and processes. This review article introduces the detection method principle of QCM-immunosensors developed by AIST and its application about detection of trace amounts of chemical compounds.
西澤 松彦
東北大学大学院工学研究科 バイオロボティクス先行・教授
〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-01
Matsuhiko NISHIZAWA
Department of Bioengineering and Robotics, Tohoku University
6-6-01 Aramaki-Aoba, Aoba-ku, Sendai 980-8579, Japan
The interfacing between biomolecules and materials is one of the most importat subjects for both in-vitro and in-vivo biomedical devices. Our patterning technique named "electrochemical bio-lithography" is simple enough to be integrated to the small and closed systems such as mictofluidic devices. Furthermore, the technique can be conducted under typical physiological conditions and thus enables the multi-micropatterning with different kinds of cells. In addition, a technique for in-situ formation of microcircuit with conducting polymers has been developed as a potential interface to cellular networks.
江川 祐哉
東北大学大学院薬学研究科
〒980-8578 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉6-3
Yuya EGAWA
Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Tohoku University
6-3 Aramaki-Aoba, Sendai 980-8578, JAPAN
Boronic acids have attracted much attention because of their sugar binding ability. There are some studies of boronic acids as sugar probes based on colorimetric detection. However, low affinities for glucose and small color changes have remained issues of boronic acid probes. We reports here our works on these issues. We have investigated the effects of poly (allylamine)(PAA) on the binding property of a boronic acid -appended azo dye(Dye 1). In the presence of PAA, the binding constant of Dye1 to glucose was 93-times higher than the original binding constant. Dye 1 aggregates which were formed on the surface of PAA probably bind one glucose molecule in a 2:1 boronic acid-to-glucose stoichiometry, resulting in a high affinity for glucose. Next, we have synthesized new boronic acid -appended azo dyes(Dye2 and 3) in which a boronic acid group was sugar binding. A new mechanism for the spectral change of the dyes is proposed based on the formation and cleavage of B-N dative bond between boronic acid and azo groups. Dye3-modified poly(ethyleneimine) (polyDye) exhibited a large color change and a high affinity for glucose due to bivalent binging. A layer-by-layer film composed of poly Dye and polyanion was fabricated on a quartz slide. The film also showed high affinity for glucose and exhibited a large color change. These approaches will contribute to developments of non-enzymatic glucose sensors based on boronic acids.