【公開日：2025.06.18】【最終更新日：2025.06.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0115
利用課題名 / Title
平行平板電極による免疫センサの開発
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
抗原抗体反応，免疫センサ,バイオセンサ/ Biosensor
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
大貫 等
所属名 / Affiliation
東京海洋大学 海洋工学部
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
吉田 美沙,津谷 大樹
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-604：マスクレス露光装置 [DL-1000/NC2P]
NM-613：リフトオフ装置 [KLO-150CBU]
NM-612：SiNプラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-617：ICP-RIE装置 [RV-APS-SE]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
コルチゾールはストレスに応じて血中および唾液中の濃度が上昇するためストレスホルモンとして知られている．この濃度を日常的に検出することで，ストレスに起因した様々な病気の未然予防につながる．本研究では，手軽に採取できる唾液中のコルチゾール濃度を電気化学インピーダンス(EIS) 法で簡易且つ高感度に測定する技術の確立を目指した．具体的には，高い再現性を持つ平行平板電極の表面上で抗原抗体反応を引き起し，反応前後の電荷移動抵抗変化をEISで測定することで，標準試料及び唾液中のコルチゾールの定量を行った．
実験 / Experimental
テンパックス基板上に作用極として直径2 mmの円形Auパターン電極を蒸着し，電極の縁を厚さ5 µmのSiNで覆った．これにより円形電極は周囲より5 µm沈んだ位置となる．同様に直径3 mmのAu電極パターンを蒸着し，その縁を5 µmのSiNで覆った．以上の基板作製はARIMで行った．これら2枚の電極を向かい合わせに重ねることで10 µmのギャップを持つ平行平板電極を形成することができる．電極をピラニア洗浄した後,電極上に自己組織化単分子膜を成膜した．成膜後に抗コルチゾール抗体を化学結合させ，ブロッキング処理を行いコルチゾールセンサとした．本センサを測定溶液に浸し，表面に固定化された抗コルチゾール抗体に特異吸着するコルチゾール分子の量を電気化学インピーダンス（EIS）法による表面抵抗の変化より評価した．
結果と考察 / Results and Discussion
表面抵抗値Rの解析とその逆数アドミタンスGのコルチゾール濃度に対する解析の比較をFig.1に示す。左縦軸はアドミタンスの変化率、右縦軸は抵抗の変化率、横軸にコルチゾールの被覆率である。ここでの被覆率はコルチゾールの対数濃度に比例すると仮定して計算している．従来の解析法では抵抗が被覆率と線形対応するとして解析されてきたが，本結果によるとアドミタンスGでの解析の方がより線形的な依存性となることがわかる．すなわち単純な物理的モデルでは断面積に直接比例するのはR (赤線) ではなくG（青線）であるが，本結果はこのモデル計算とよく一致していることが分かる．以上より，平行平板電極においてはアドミタンスGで解析することでより精度の高い解析が可能であることが明らかになった．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Haruka Honda, Toward a Practical Impedimetric Biosensor: A Micro-Gap Parallel Plate Electrode Structure That Suppresses Unexpected Device-to-Device Variations, ACS Omega, 7, 11017-11022(2022).
DOI: 10.1021/acsomega.1c06942
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 誘電・絶縁材料研究会 2022年7月18 – 19日（軽井沢観光振興センター） 「ナノギャップ平行平板電極による電気化学インピーダンスバイオセン サ：唾液中コルチゾール濃度計測への応用（招待講演）」
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件