さまざまな物質を検出する誘電泳動

物質を電気で動かす

液体中の荷電物質が電場のもとで移動する現象を「電気泳動」といいます。タンパク質などの生体分子は通常電荷を帯びているため、こうした現象が確認できます。本来、物質に電荷がない場合は動くことはありませんが、特定の条件で電圧をかけると、マイナスの電子とプラスの核の電荷バランスが崩れて物質が動くことがわかってきました。これは、「誘電泳動」と呼ばれています。10ミクロン程度のごくわずかな空間で行えば、小さな電圧でも電荷を帯びていない物質を動かすことが可能なのです。

微生物検知で食中毒予防

細菌は大きさが1ミクロン程度で、重さもほとんど変わりません。そのためある菌の発生状況を調べるとき、フィルターや遠心分離器で種類を分けることはできず、現在はほぼ培養に頼っています。培養は特定の菌が育ちやすい環境を与えることで、菌の存在や状況を調べるものです。例えば食中毒や院内感染のようなケースでは、一刻も早い原因究明が必要となりますが、培養では調べるのに数日間かかり、しかも増殖した次世代の菌しか確認できません。そこで、誘電泳動を使った細菌のモニタリングシステムが開発されました。誘電泳動では、そこにいる菌を瞬時に分けて調べることができます。検査は簡単でコストも安いため、実用的な商品が開発されれば、飲食店や家庭でも毎食時の検査も可能となるでしょう。また、口の中の細胞を少し採れば、インフルエンザウイルスも簡単に検出できます。

さまざまな問題解決の糸口に

また、環境問題への応用も考えられています。SDGs（持続可能な開発目標）で定められた目標の一つに「海の豊かさを守る」があり、特に海洋を汚染するマイクロプラスチックは大きな問題です。誘電泳動は小さなナノ粒子を検出できるので、検査機器を小さな太陽光パネルとともにブイで浮かせることで、マイクロプラスチックの流出状況を簡単に調査できます。
このように電気電子工学による一つの技術を、さまざまな分野の問題解決に役立てることができるのです。

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東京都立大学システムデザイン学部電子情報システム工学科教授内田諭先生

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電気電子工学

メッセージ

自分が専門にすると決めたことをコツコツと勉強すれば、積み重ねにより力がつくのは間違いありません。しっかりとした実力を身につければ、例えば野球の投手なら年齢に合わせた投球フォームに変えたり、直球勝負から変化球を混ぜた配球にしたりすることができます。
それには、自分の核となる分野をまず極めてみることが大切です。中途半端に何度も変えることは、どっちつかずとなる場合があります。これぞ！という自分の「武器」を手にして、そこからいろいろなことに興味を広げてください。

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