嗅覚受容体を用いた大規模センサアレイによる匂いバイオセンサシステム

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昨年度までに作成した計測チャンバによって匂い応答測定の安定性を向上させることができた。一方で，匂いの繰り返し測定においては，同じ濃度の匂いに対する応答値が継時的に減少してしまう問題があった。これはセンサ細胞における蛍光退色現象に起因する問題であると予想された。そこでレーザによる励起光がセンサ細胞の匂い応答に及ぼす影響を調査した上でその対策法を検討した。蛍光退色現象を抑制するためには励起光の強度を弱めることや励起光の照射時間を短くするという手法が取られるが，これらの手法をセンサシステムの計測に組み込むことにした。励起光の弱強度照射方式や間欠照射方式を検討し，センサ応答値の継時的な減少を期待通り抑制できることがわかった。したがって，長時間にわたる匂いの繰り返し測定を安定的に実施可能となった。さらに，この匂いバイオセンサシステムを利用して匂い成分の濃度定量問題を解決可能かどうか検討した。測定には測定対象に合わせてサンサシステム自身を動的に変化させる能動センシングの考え方を取り入れた。具体的な測定の流れとしては，測定対象の匂い(対象臭)とシステム内部で保持する匂いを混ぜ合わせ調製した匂い(調製臭)のそれぞれのセンサ応答を相対比較し，その結果に基づいて濃度を調製し直し，再び匂いを測定・比較するというサイクルを繰り返す。比較時の差が十分小さくなったとき，調製臭は対象臭と同一であるとみなすことができ，これを対象臭の匂い成分濃度として決定する。1成分および2成分の匂いについて，それぞれ適切な濃度調整のためのアルゴリズムを導入し測定を行った。その結果，離散的に設定された匂い濃度候補から対象臭の匂い濃度を探索するセンシング動作を確認することができた。2成分までの匂い濃度定量を検討したが，開発したセンサシステムはさらに多くの成分を含む匂い混合物についても対応可能な拡張性があると考えている。