持ち運びできる微生物センサーを名大などが開発――屋外での微生物計測が可能に

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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及び細菌細胞検出結果

名古屋大学、大阪大学、九州大学および科学技術振興機構(JST)の研究グループは2018年3月7日、従来の技術では困難であった持ち運び可能な微生物センサーを開発したと発表した。屋外での微生物計測を可能にするもので、内閣府の革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)による研究成果だ。

近年、大気中に浮遊する細菌やウイルスなどのバイオエアロゾルを計測する環境測定デバイスとして、効率良く物質のサイズを計測できる電流計測センサーが注目されている。電気シグナルに応じたサイズ検出機能があり、低ノイズな実験室で広く使われている。しかしこれまでの計測システムは堅牢性や可搬性に乏しく、屋外での計測は、高電圧を使用する際に生じるバックグラウンド電流の影響により、サンプルの分析や検出が正しく行えないという課題があった。

今回同研究グループは、2つの直列回路が交差するように橋渡し回路を持つ「ブリッジ回路」を用いたバックグラウンド電流抑制技術により、外部環境やノイズに対して堅牢性の高い電流計測技術の開発に成功した。バックグラウンド電流の抑制により、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、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ることで、薄く軽いシールドによる持ち運び可能な電流計測センサーとなった。

装置の大きさは、高さ18cm、奥行き21cm、横幅35cm、重さ4kg以下。温度4℃、湿度20%から温度40℃、湿度100%までの環境で動作することが確認され、壊れにくく頑丈なことも実証された。このセンサーを用いて、直径500nm〜1000nmの粒子を計測できることがわかり、また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していた。

このセンサーを実用化することで、今後、バイオエアロゾルのオンサイト計測(その場での計測)が可能となる。食品工場、製薬工場、病院、車内等の環境汚染、養鶏場、空港等における感染症対策などへの発展が期待できる。

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