バイオセンサー(注１)は、生体の巧みな分子识别机能を利用あるいは模倣した生体分子センサーで、医疗?食品?环境分野など幅広い分野に応用されています。特に、测定対象分子と分子识别部の相互作用を光学的に読み出す光バイオセンサーは、高い定量性や简易?迅速计测が特徴ですが、新型コロナウイルスやがん细胞の超早期検出を実现するためには感度が不十分でした。
徳岛大学ポストLEDフォトニクス研究所の安井武史教授?加治佐平客員准教授（令和5年3月退職）らと、徳岛大学大学院先端技術科学教育部の宮村祥吾大学院生（博士後期課程）、高知工科大学システム工学群の田上周路准教授の研究グループは、上記の課題を解決するため、次世代レーザーとして注目されている光周波数コム（光コム）(注２)を光源としてではなくセンサーとして用いることにより、世界で初めてバイオセンシング(注３)に応用しました。本研究では、光周波数で高感度センシングして電気周波数で高精度読み出しを行うと共に、双子の光コム（デュアル光コム）を用いてセンサー信号の温度ドリフト(注４)をアクティブ?ダミー温度補償(注５)して測定環境温度の影響を抑えることにより、新型コロナウイルスの迅速?高感度検出を実現しました。
本手法により、新型コロナウイルスのような新兴?再兴感染症ウイルスのみならず、がんを始めとした健康バイオマーカー、健康被害に繋がる食品や环境の汚染物质などの超早期検出が期待されます。
【用语解説】
（注１）バイオセンサー
バイオセンサーは、生物学的または生化学的プロセスを検出し、それを电気信号、光学信号、または他の形式の信号に変换する装置またはセンサーです。一般的には、生体由来の分子（酵素や抗体）をセンサー表面に固定し、ターゲット分子が结合するとその変化を検出します。高感度な検出能力と迅速な测定を利用して、健康や疾病に関连した血糖やたんぱく质、环境や食品の安全を胁かす有害物质や细菌、最近では新型コロナウイルスを検出することに利用されています。
（注２）光周波数コム（光コム）
光コムは、数万本から数十万本にも及ぶ狭线幅なレーザー光（光周波数モード）が等间隔で櫛（肠辞尘产:コム）の歯状に整然と并んだ离散?マルチスペクトル构造を持っています。周波数安定化制御により、光コムを构成する全ての光周波数モードの絶対周波数を厳密に决定できることから、光スペクトルにおける「光周波数の物差し」としてガス分光分析等で利用されてきました。今回は、光コムを?光/电気周波数変换器?として利用することにより、光コムの新しい応用展开がバイオセンシング分野で期待されます。
（注３）バイオセンシング
バイオセンシングは、バイオセンサーを使用して生物学的または生化学的プロセスを検出、监视、または测定する一连の技术、方法、またはアプローチを指します。バイオセンシングは、バイオセンサーを活用してデータを収集し、解釈するプロセス全体を含みます。
（注４）温度ドリフト
バイオセンシングにおける温度ドリフトは、バイオセンサー自体または生体试料の温度変化が、バイオセンサーの测定结果に影响を与える现象を指します。温度ドリフトは、バイオセンサーが正确な测定を行う际に考虑しなければならない重要な要因です。
（注５）アクティブ?ダミー温度补偿
アクティブ?ダミー温度补偿は、歪みゲージ（歪みセンサー）の温度补偿に一般に使われる技术です。歪みゲージは、歪みと温度の両方に感度があるため、温度変化のある测定环境での歪みを正确に计测することは困难でした。そこで、性能が等価な一対の歪みゲージを準备し、一方を歪み计测部位に取り付け（アクティブ歪みゲージ）、他方をその近傍で歪みが発生しないが温度変化は同等な部位に贴りつけます（ダミー歪みゲージ）。アクティブ歪みゲージは歪みと温度変化の両方を计测するのに対し、ダミー歪みゲージは温度変化のみを计测するので、両者の差分信号をブリッジ回路で算出することにより、温度変化の影响が相杀され、歪みのみ计测が可能になります。
【プレスリリース】デュアル光コムを用いたバイオセンシングに成功（世界初）～生体分子の高感度?迅速検出に期待～ ※無断転載禁止 (PDF 1.35MB)
