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» 2018年03月26日 15時00分 公開

医療機器ニュース:屋外でも細菌やウイルスを検出可能な電流計測センサー

名古屋大学は、持ち運び可能な微生物センサーを開発した。ブリッジ回路を用いたバックグラウンド電流抑制技術を使用しており、屋外での微生物計測を可能にする。

[MONOist]

 名古屋大学は2018年3月7日、持ち運び可能な微生物センサーを開発したと発表した。これにより、微生物センサーとしての次世代の電流計測センサーの基盤技術を確立し、特に環境測定デバイス分野への貢献が期待できるという。この研究は、同大学大学院工学研究科 教授の馬場嘉信氏らが、九州大学、大阪大学と共同で行った。

 今回開発された電流計測センサーは、ブリッジ回路を搭載した電流計測システムをベースとしている。電流計測センサーは、近年、環境測定デバイスの分野で、効率良く物質のサイズを計測するセンサーとして注目されているものだ。

 開発品は従来の電流計測システムと比較して外部環境、ノイズに対して堅牢性が高い。これを最適化し、実用化した新しい環境測定デバイスができれば、環境中のさまざまな微粒子を簡便かつオンサイトに検出できる。例えば、食品工場、製薬工場、病院、車内などの環境汚染、養鶏場、空港などにおける感染症対策の分野で、身の回りの安全、安心を見守る計測センサーへと発展することが期待されるとしている。

 同センサーには、研究チームが開発してきたブリッジ回路を用いたバックグラウンド電流抑制技術(μAからpAまで)を活用。この技術によって、高電圧を使用する際に生じるシグナルの増強が可能となり、屋外などのある程度ノイズが入る条件下でも微粒子検出に影響がなくなった。それにより、計測系が壊れにくく頑丈になり、薄く軽いシールドによってどこにでも持ち運びできるようになった。屋外や極限環境(温度4℃、湿度20%〜温度40℃、湿度100%)での動作も確認できた。装置の大きさは18×21×35cmで、重さは4kg以下だ。

 また、このセンサーを用いることで、高い再現性で直径500〜1000nmの粒子を計測できた。さらに、このセンサーで計測した黄色ブドウ球菌の直径分布は、電子顕微鏡によって得られる分布と高い精度で一致することが確認された。さまざまな研究室や屋外などでも、微粒子を計測できた。

 従来の電流計測システムは、堅牢性と可搬性に課題があった。低ノイズな実験室では広く使われているが、屋外でバイオエアロゾル(細菌やウイルスの大気中浮遊物)などの実サンプルを計測する場合、サンプルの分析や検出が正しくできないという問題があった。

photo 持ち運び可能な微生物センサーとそのセンサーを用いた実験風景および細菌細胞検出結果(クリックで拡大) 出典:名古屋大学

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