Chemical Sensors

Vol. 24, No. 1 (2008)

Abstracts

化学センサとのかかわりとその将来について

　 化学センサ研究会に入会し最初に参加した会議は、1983年福岡で開催された第1回化学センサ国際会議（International Meeting on Chemical Sensors, IMCS）であり、まだ若きセラミックッセンサ開発に従事する研究者であった。その後、思い出深いのは第3回ＩＭＣＳクリーブランド（米国）で初めて自分の開発商品を発表したこと、第5回ＩＭＣＳのローマでは、Distinguished Paper Award を受賞したことが懐かしく感慨深いものがある。この研究会にお世話になってから既に25年も経過したが、入会当時の研究会の発表内容はセラミックを利用したガスセンサの研究開発がほとんどであった。現在のようにここまでバイオセンサの発表件数が多くなってきたとは予想もできなかったのが実感である。こちらが開発してきたセンサは、産業用途に利用される湿度センサ、酸素センサ等であったため、大きなビジネスにはならなかったのは残念であるが、多くのことを経験し今日も役立っている。ここ数年は、センサ開発から離れ、先行技術調査、開発商品の権利化・活用といった知的財産および品質保証を担当しているが、今もセンサ開発が一番興味あるところである。
　弊社と化学サンセとのかかわりは、自動車排ガスが地球的規模の社会問題となり、排ガス規制として初めて1970年米国のマスキー法が成立したことに始まり、その俳ガス浄化システムとして現在の三元触媒方式と共に1976年初めてボッシュ製のZrO₂を使用した酸素センサがホルボに採用され実用化されたのがきっかけである。これ以降酸素センサの開発競争が始まり、1982年に弊社も製品化し規制強化と共に需要も増え、現在では業界NO.1のメーカーとなり、世界に年間4000万本弱供給しており、化学センサでは大きなビジネスと考えられる。間接的ではあるが、地球環境に寄与する製品となっている。今後これに続くような化学センサに何があるかというと、家電、自動車、産業用を考えてみても、やはり環境問題に関連した自動車の排ガス規制に関するセンサが大きな市場といえる。最近CO₂削減策の一つとしてディーゼルエンジンが増加傾向にあるが、この排ガス規制においてNO_ｘセンサがポスト酸素センサであることは間違いない。既に酸素センサを応用した物で性能的には完成しているが、複雑な構造でコスト的には問題である。これ以外に化学センサの大きな市場は、今のところ無いように思う。そうすると、企業で化学センサの開発に従事している研究者にとって将来性が問題となるが、個人的な偏見を含めてこれから挙げる二つのことが期待が持てる開発課題と考えられる。
　その一つは、現在大量に使用されているセンサは電極として多量のPt、Pdといった希少貴金属が使用されている。自動車だけで世界のPtの需要量の6割を超えており、このままでは近い将来に枯渇するといわれている。ここでPtに代わる電極を持つセンサを開発すれば、非常にビッグなビジネスとなるし世の中にも貢献できる。
　もう一つの市場は、医療分野と考えられる。医療全体の市場規模は大きいが、広い分野で細分化され測定種が多く個々のセンサ市場は小さいが、高付付加価値が望める。今までの産業分野への貢献と異なり、直接人に役立つことから研究者にとってステイタスの高い分野である。今後の化学センサ開発は、一つのセンサで大きな市場は期待できないが、ハイテク、省資源であり高付加価値が期待できるものであり、実に日本に合った研究開発といえる。また、今中国の模倣品が大きな問題になっているが、この分野は高精度で高信頼性が要求され、簡単には真似の出来ないノウハウの塊であるため日本がリーダーシップを取れるところであり、開発者にとって将来が楽しみといえる。別件だが、今回の農薬混入の餃子事件においても、人間の味覚、臭覚に追いついておらず、やるべきことは多いと感じる。

Standards have been playing an important role in our life, society and industry, not only as a part of our social infrastructure, for example with terminology and symbols, but also as a business tool to develop industries and individual private companies such as optical disk formats and communication protocols. In particular, the relationship between international standards and business has recently become more relevant, partly because of WTO agreements and patents included in standards. The ISO and IEC are major international standardization organizations. The Japan Industrial Standards Committee (JISC) is the Japanese member organization to them. Through JISC, many experts including those from industry and academia from all over Japan actively participate in international standaｒdization activities in these international standardization organizations. Compared to major European countries such as Germany, the U.K., and France and the U.S., however, Japanese activities in both organizations have been inferior in terms of the number of secretariats in each technical committee, in which international standards are developed in the ISO and IEC. Therefore, in order to strengthen the competitiveness of Japan's private companies and develop the Japan's industry substantially, they should reinfoｒce their commitment to international standardization activities.

ナノカーボン薄膜電極による生体分子の検出

丹羽　修¹、　加藤　大²、　廣野　滋<sup>3

1</sup>独）　産業技術総合研究所　生物機構工学研究部門・副研究部門長
²科学技術振興機構
〒305-8566　茨城県つくば市東1-1-1　中央第6
³�凱ES-アフティ
〒192-0918　東京都八王子市兵衛2-35-2

Measurements of Biomolecules with Nano-carbon Film Electrodes

Osamu NIWA¹, Dai KATO², Hirono SHIGERU<sup>3

1</sup>Natinbal Institute of Advanced Industrial Science and Technology,
Division of Biological Resources and Functions
²Japan Science and Technology Agency
Central 6, 1-1-1- Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8566, Japan
³MES Afty Corporation
2-35-2 Hyoe, Hachioji, Tokyo 192-0918, Japan

　The preparation of nano-electrode materials has received considerable attention in the past several years because of their unique electrochemical performance. We developded several nano-structured film electrodes by sputtering methods.
The carbon film deposited by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering consist of sp² and sp³ mixied bonds and showes wide potential window and low background noise level similar to boron-doped diamond (BDD) electrode. At the same time, the ECR nanocarbon film shows relatively high electrode activity like GC electrode and so it can be applied to detect various biomolecures such as oligonucleotides. The metal dispersed carbon film electrodes have been also developed by RF co-sputtering metal and carbon. The Pt, Pd or Ir nanoparticles dispersed carbon film electrode shows high activity and stability for detecting hydrogen peroxide and suitable for biosensor application. The Ni or Cu nanoparticles dispersed carbon film electrode shows high electrocatalytic activity to various sugars including glucose and lactose. We also developed amorphous ITO electrode with very smooth surface also by RF sputtering method. The electrode shows high selectivity for dopamine against interfering molecules such as L-ascorbic acid and uric acid in the phosphate buffer solution.