京都工芸繊維大学 大学院工芸科学研究科 電子システム工学専攻

電子デバイス工学研究室 での研究テーマ


電子デバイス工学講座では主に下記のような研究を行っています。
(タイトルをクリックすると少し詳しい説明に移ります)

  1. リポソーム人工細胞膜を用いたバイオセンシング
  2. リポソーム人工細胞膜を用いたバイオセンサデバイス
  3. 新規駆動原理によるSi CMOS LSI embedded型 室温動作赤外線センサ・システム
  4. 強誘電体薄膜を用いた 次々世代無線機器/車載マイクロ波・ミリ波帯チューナブルデバイス
  5. 新たな機能性・知能性酸化物薄膜創成に関する研究
  6. マイクロ超音波アレイセンサとリアルタイム三次元計測システム (→ もう少し詳しく
  7. 強誘電体薄膜とシリコン微細構造の相互作用を利用した知能化センシング
  8. 圧電マイクロ共振構造を利用した新規力覚・振動センサデバイス
電子デバイス工学研究室ホーム

各テーマについて少し詳しく説明します。

  1. リポソーム人工細胞膜を用いたバイオセンシング
    バイオ材料、バイオ工学における重要な生体モデル、 人工細胞モデル材料であるリポソームはタンパク質等重要な生体分子と相互作用することが知られています。 この相互作用現象を広範なエレクトロニクス技術を駆使してセンシングすることにより、 タンパク質等重要な生体分子の存在や動的挙動を検知することができます。 例えばマイクロ波帯高周波を用いた誘電分散解析等の手法を現在検討しています。

  2. リポソーム人工細胞膜を用いたバイオセンサデバイス
    リポソームとタンパク質等生体分子との相互作用を検知する種々のバイオセンサデバイスを構成することができます。 例えば相互作用に伴うバイオ熱化学反応を検知する熱センサ、 リポソーム内部に人工的に封入した分子の挙動を検知する微小電流センサ・蛍光センサ、 相互作用による分子変形、離脱による質量変化を検知する微小力センサが考えられます。 現在特に熱センサとしてマイクロボロメータを用いた研究をしています。

  3. 新規駆動原理によるSi CMOS LSI embedded型室温動作赤外線センサ・システム
    デジタルカメラの目に対応する固体撮像素子であるCCDやCMOS可視光センサほど目立ちませんが、 赤外線センサは現在非常に多くの用途に実用化されています (例えば自動車、電子レンジ、暗視カメラ、侵入者警報、火災建物診断、人工衛星、天体望遠鏡等)。 最近さらに多用途からの応用要求が増加しており、 現在Si CMOS高集積回路一体化を前提とした新たな原理による赤外センサデバイスを検討しています。

  4. 強誘電体薄膜を用いた次々世代無線機器/車載マイクロ波・ミリ波帯チューナブルデバイス
    携帯電話等の無線機器に代表されるマイクロ波・ミリ波帯ワイアレスシステムでは一層のマルチバンド動作化が求められています。 そのため周波数応答性の良好なマイクロ波・ミリ波応用として チューナブル誘電体材料の本格的利用がずっと要望されてきました。 特に強誘電体薄膜は結晶特性等の精妙な制御により格段の高周波特性・性能の向上が期待できます。 現在チタン酸バリウムストロンチウム(BST)という材料からなる薄膜を主に検討して、 10〜20 GHz帯のチューナブル移相器、チューナブルフィルタを作製、 検討しています。

  5. 新たな機能性・知能性酸化物薄膜創成に関する研究
    上記強誘電体として特にぺロブスカイト酸化物強誘電体は長年の研究成果により多く実用化されていますが、 未だに未知な点が多く、とても魅力的な材料です。 現在上記のBST薄膜以外にチタンジルコン酸鉛(PZT)薄膜も作製していますが、 レーザーアブレーション法、高周波スパッタ法、 化学溶液塗布法といった種々の薄膜プロセスを用いて新たなエレクトロニクス・センサ応用が期待できる機能性・知能性材料薄膜の検討を行っています。

  6. マイクロ超音波アレイセンサとリアルタイム三次元計測システム
    マイクロマシニングにより形成したシリコンの微細構造上に圧電体薄膜を形成してマイクロ超音波アレイセンサを作製しています。 超音波は伝搬時間の計測が容易なため、 パルス超音波の送受信により簡単に距離計測ができます。 また複数の素子を並べて(アレイ化して)使うと、 簡単な信号処理により超音波の入射方向を知ることもできます。 この距離と方向を簡単に測れるという特徴を生かして、 三次元計測を行うシステムを容易に構成することができます。 研究室では、センサ素子そのものの作製から、 三次元計測を行なうための信号処理系、 計測アルゴリズムの開発まで幅広く研究を行なっています。
    もう少し詳しく

  7. 強誘電体薄膜とシリコン微細構造の相互作用を利用した知能化センシング
    シリコン微細構造上に強誘電体の薄膜を形成することにより、 普通サイズのデバイスでは現れにくい相互作用による現象を顕著に引き出すことができます。 これを利用して新しいセンシング原理の開発やセンサデバイスの高性能化の研究を行っています。 たとえばマイクロ超音波センサでは、 圧電体の圧電効果と逆圧電効果の両方を利用して、 センサの共振周波数を動的に変えながら測定できるような構造を研究しています。 これにより、従来不可能であったような計測が可能になると期待しています。

  8. 圧電マイクロ共振構造を利用した新規力覚・振動センサデバイス
    圧電体を用いたマイクロ振動体構造の共振を利用して、 力覚や振動検知のための新しいマイクロセンサの研究を行っています。 たとえば力覚センサでは、 人間の皮膚に負けないくらい繊細な触覚を持つようなセンサを目指しています。 これが実現できれば、 人間を介護するといったデリケートな仕事がこなせるロボットや、 遠隔手術用のマニピュレータなどに高度な触覚を提供することができると期待しています。 研究室では、実際のセンサ素子そのもの作製はもちろん、 高度な触覚計測のためのセンシングアルゴリズムの研究も行なっています。


電子デバイス工学研究室ホーム