ChIMES：低コスト磁気弾性センサーによる精密化学物質識別

標的応答材料（TRM）を磁気弾性（M-E）センサーのアクチュエータとして用いる低コストセンサーテクノロジー、Chemical Identification by Magneto-Elastic Sensing（ChIMES）が開発されました（図1）。

TRMは多くの化学・生化学化合物クラスから選択でき、さまざまな選択性を持ちます。特定標的に強い親和性を持つTRMは単独で使用でき、分散した選択性を持つTRMはアレイとして形成し、人工ニューラルネットワークやその他のAIベースのツールで分析・解釈できます。磁気弾性成分は、高透磁率と極めて低い保磁力を持つアモルファス強磁性合金です。TRMが標的と遭遇すると、合金の磁気特性を変化させる力が働き、励磁・検出コイルセットで検出可能な変化が生じます。

ChIMESは強磁性金属と、それに結合した分子認識試薬を含みます。分子認識試薬は、標的物質からの蒸気や液体に曝露されると膨張し、強磁性金属への引張応力を変化させます。標的物質は、引張応力の変化によって引き起こされる強磁性金属の磁気スイッチング特性の変化に基づいて検出されます。

このセンサーは、TRMが特定または開発可能なあらゆる物質を検出できます。非金属または薄い金属障壁を通じた非係留通信が可能です。ChIMESは小型化でき、搭載バッテリーで駆動可能なほどエネルギー効率が高いです。形状、サイズ、外観を特定ニーズに合わせて調整できます。ChIMESは顕在・隠在両方の用途に適し、モジュラーTRMにより複数の可変標的を同時に検出できます。ガスクロマトグラフィーなどの手法よりもはるかに低コストです。

ChIMESの用途には、爆発物やタガント、化学・生物兵器剤およびその製造前駆体・副産物、呼気成分による健康診断・薬物検知、有害工業化学物質・材料、食品の鮮度と安全性、揮発性有機化合物、その他の大気・水質汚染物質などが含まれます。

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