【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0200
利用課題名 / Title
ガス検出のためのCNT付加MEMSピンセットの開発
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
CVD,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device
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)
久米村 百子
所属名 / Affiliation
九州工業大学 大学院生命体工学研究科
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
庄子 征希
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ホルムアルデヒドなどの揮発性有機化合物（Volatile Organic Compound, VOC）はシックハウス症候群等のアレルギー症状を引き起こすことで知られているガスであるが、疾病を持つ生体の呼気から検出されることも報告されている。例えば、水素・メタンは腸内嫌気性菌の異常と相関があり、メチルメルカプタンは歯周病の生体から検出される。近年、がん患者の呼気に含まれるVOCガスの検出より、がん検査を行う手法が注目されている。しかし呼気に含まれるガス濃度は微量であるため、ppb (十億分の一)またはそれ以下の高感度な検出方法が必要である。
本研究では、カーボンナノチューブ（CNT）の微細な構造が持つ化学物質の吸着特性を利用し、高感度なMEMS共振器（MEMSピンセット）によるVOC検出システムを構築する。MEMSピンセットのプローブ先端にCNTを成長させるための触媒層成膜プロセスを確立したのち、MEMSピンセットの共振周波計測に基づいたppb以下の極低濃度ガスセンサとしての応用可能性を明らかにする。
実験 / Experimental
MEMSピンセットは2本のプローブとアクチュエータ、変位センサから構成されており、シリコンのプローブ先端を異方性エッチングにより先鋭化させる。この構造作製に熱酸化膜と窒化シリコン膜が必要であるため、ARIM（東北大学）の窒化膜成膜装置(LPCVD)を使用した。実験に用いるMEMSピンセットは現在作製中である。作製には、SOIウエハに対して一般的なフォトリソグラフィ、金属成膜、熱酸化膜成膜、窒化シリコン膜成膜、DRIE、TMAHエッチング等を用いる。デバイスを完成させたのち、MEMSマイクログリッパーのプローブ表面へ触媒層を成膜し、CNTを成長させる。現在までの実験ではプローブ間にCNTを橋渡しできる確率が低いため、触媒層の検討、プロープの構造とギャップサイズについても検討を行う。
結果と考察 / Results and Discussion
現段階では具体的な結果は得られていないが、デバイスの作製完了後に、触媒層成膜とCNT成長を行う。また風洞実験を用いたVOC ガス計測結果から、CNT成長量、吸着量、検出限界の導出、計測条件との照らし合わせを行い、デバイスのプローブ構造設計にフィードバックする予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
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)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
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