生体ガス複数成分の３Ｄ分布可視化を実現する多機能な電界紡糸ファイバーセンサの創製

创建多功能电纺纤维传感器，实现多种沼气成分的 3D 分布可视化

• 批准号: 19J01649
• 负责人: 飯谷 健太
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01649/
• 关键词: 経皮ガス; NDIRガスセンサ; 呼吸; COVID-19; マスク; 電界紡糸; 酵素式バイオセンサ; 生体ガス; バイオセンサ; マイクロファイバー; 三次元分布解析; 高分子; 酵素複合化繊維; エレクトロスピニング; 蛍光イメージング

2020年1月21日から2021年1月28日までの1年間、メリーランド大学ボルチモア郡校でGovind Rao教授のグループと共にCenter for Advanced Sensor Technologyにて経皮CO2の計測に関する研究を実施した。同グループではこれまで経皮放出速度に基づく経皮CO2計測システムを開発している。当初、このシステムと私がこれまで開発していた揮発性有機化合物(VOCs)用バイオセンサを組み合わせ、複数成分を同時計測する技術の開発を計画していたが、COVID-19が米国内でも流行し、計画通りに研究を進めることが困難な状況となった。Rao教授との相談の結果、COVID-19関連研究を進めた。具体的には、サージカルマスクやN95マスク、フェイスシールドを重ねて着用した状態での経皮CO2の動態を調べ、マスクが呼吸に影響を与える可能性があるかを調査した。結果として6人の被験者の内5人(試行数 32)において、運動時にマスクを着用した場合、マスク非着用時と比較して経皮CO2放出量の有意な増加が観察された。本成果は国際誌に投稿し、現在査読中となっている。帰国後は、2019年度に得た「酵素を含有した電界紡糸繊維」を基に、最終目標である三次元空間中でのVOCsイメージングを実現するために必要不可欠な「三次元酵素マトリクス」を作製するため、電界紡糸法を用いて繊維が充填された三次元構造体の構築が可能か検討した。結果として立体型の電極を用いることで電界紡糸による三次元構造体の作製が可能で、構造全体の繊維密度について改善の必要があるものの、三次元イメージングに必要な酵素マトリクスの実現性を示すことができた。2020年度をもって特別研究員PDを辞退するが、本テーマには継続して取り組み、三次元ガス測定技術として、成果の結実につなげたい。

During the period from January 21, 2020 to January 28, 2021, the Center for Advanced Sensor Technology conducted research related to the measurement of CO2 in the skin by Professor Govind Rao of the University of Michigan. In the same way, the skin emission rate is based on the development of skin CO2 measurement system. At the beginning, COVID-19 was prevalent in China, and the research on COVID-19 was difficult. The results of Professor Rao's discussion and the progress of COVID-19 correlation research. The specific conditions of CO2 in the skin and the possibility of CO2 in the respiratory system were investigated. The results showed that 5 out of 6 people (trial number: 32) had an intentional increase in CO2 emission during exercise and exercise. This achievement was submitted to the International Journal and is now being investigated. In 2019, we obtained the basic goal of "enzyme containing and electrical field filling", and the construction of three-dimensional structure was necessary. As a result, it is possible to manufacture three-dimensional structures with three-dimensional electrodes, and it is necessary to improve the dimensional density of the structures. In 2020, the Special Researcher PD was dismissed from the post, and the results of the three-dimensional measurement technology were collected.

项目成果

直列に結合した電子ドナー・アクセプターの電荷移動錯体を主鎖にもつメカノストレス・センシング高分子材料の機能

主链上串联电子供体/受体电荷转移复合物的机械应力传感聚合物材料的功能

• 发表时间: 2020
• 作者: 土戸優志;山中凌大;伊藤成輝;中島英和;飯谷健太;今任景一;武田直也
• 通讯作者: 武田直也

Mouthguard biosensor “cavitous sensor” for monitoring of saliva glucose integrated with telemetry system

护齿生物传感器“空腔传感器”，用于与遥测系统集成监测唾液葡萄糖

• 发表时间: 2019
• 作者: Arakawa Takahiro;Tomoto Keisuke;Nitta Hiroki;Zhang Zhiwei;Iitani Kenta;Toma Koji;Mitsubayashi Kohji
• 通讯作者: Mitsubayashi Kohji

バイオ蛍光法を用いたアセトアルデヒドガス用探嗅カメラに関する研究

生物荧光法乙醛气体嗅探相机的研究

• 发表时间: 2020
• 作者: 鈴木美華;飯谷健太;當麻浩司;荒川貴博;三林浩二
• 通讯作者: 三林浩二

Highly sensitive fluorometric imaging system "sniff-cam" for analysis of volatile organic compounds from skin and breath

高灵敏度荧光成像系统“sniff-cam”，用于分析皮肤和呼吸中的挥发性有机化合物

• 发表时间: 2019
• 作者: Arakawa Takahiro;Iitani Kenta;Mizukoshi Naoki;Toma Koji;Mistubayashi Kohji
• 通讯作者: Mistubayashi Kohji

酵素逆反応とバイオ蛍光を用いたアセトアルデヒド用ガス可視化装置と生体ガス計測応用

利用酶逆反应和生物荧光的乙醛气体可视化装置及生物气体测量应用

• 发表时间: 2019
• 作者: 鈴木美華;飯谷健太;當麻浩司;荒川貴博;三林浩二
• 通讯作者: 三林浩二