Development of electrical resistance taste sensor using ionic liquid and detection of nonelectrolyte taste substances
| Project/Area Number |
21K14172
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
巫 霄 福岡工業大学, 工学部, 助教 (20825351)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | イオン液体 / 非荷電味物質 / 膜インピーダンス / 電気抵抗 / 味覚センサ / 無電荷味物質 / 非電解質 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の味物質の電位計測は、電解質に強い応答性を示したが、非電解質への応答が弱い。電気化学インピーダンス計測も考えられるが、センサ受容膜の電気抵抗が高いため、直接的な計測は困難である。本申請課題では、電気伝導性の高いイオン液体を機能性膜材料、または電極材料の修飾剤として利用することで、膜や電極の導電率を向上させ、従来の電位測定法により検出できない非電解質の味物質に対して高感度の検出を目指している。さらに、複雑な溶液による抵抗の影響を回避するため、膜に吸着した味物質の抵抗変化をのみ検出する独自の方法を採用することで、特定の味物質群を高選択的に検出することを目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、味覚センサを用いたインピーダンス測定法により、非荷電苦味物質の検出を試みた。昨年度は、従来の脂質高分子膜を使用して、非荷電や弱電解質の味物質の吸着による膜インピーダンスの変化を検出する試みを行った。今年度は、非荷電の苦味物質の検出を目指し、電気伝導性が優れるイオン液体であるTrihexyltetradecylphosphonium hexafluorophosphate (TPHP)とTrihexyltetradecylphosphonium decanoate (TPDO)を膜材料として使用した。具体的には、インピーダンス測定装置を用いて、非荷電苦味物質であるN-phenylthioureaの測定を行った。また、比較のために電解質の苦味物質であるイソα酸も測定した。さらに、膜の疎水性が非荷電苦味物質の検出に与える影響を調査するため、センサ表面の接触角も測定した。実験結果から、非荷電苦味物質の濃度が高いほど、測定値（CIA、Change of membrane Impedance caused by Adsorption）も高くなる濃度依存性が確認された。また、イソα酸の測定では、イオン液体の濃度に関係なく、一貫してTPDO膜の方がTPHP膜よりも高い測定値を示した。一方、非荷電苦味物質のN-phenylthioureaの測定では、イオン液体の濃度が低い場合にはTPDO膜の方が高い応答を示したが、濃度が高い場合にはTPHP膜の方が高い応答を示した。この現象は、イオン液体の陰イオンの種類の違いによるものであり、膜内のキャリアの移動が影響していると考えられる。さらに、イオン液体の濃度が高いほど、膜全体のインピーダンスが低下し、接触角も小さくなることが明らかになった。これは、膜内のキャリアの増加が原因であり、膜表面の疎水性が低下することを示している。本年度では、濃度依存性や膜の疎水性の影響が明らかになったが、イオン液体の組成による違いについては詳細な調査が必要である。さらに、人間の感覚閾値付近でも検出できるように、膜全体のインピーダンスを低下させる手法が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、複数のイオン液体を使用して膜を作製することができた。また、予定通り非荷電の苦味物質を測定し濃度依存性を示した。ただし、低濃度域において感度が低いことに課題がある。次年度では、イオン液体の種類や電極構造についてさらなる検討を行い、この問題を解決する予定である。したがって、「進展はおおむね順調」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、試薬の濃度が人間の感覚閾値付近でも検出できることが求められるため、膜のインピーダンスを低下させつつ、強い疎水性を維持する改善策を考慮する必要がある。また、液体膜に比べて構造的に安定性が高く、濃度の低い試薬でも高感度な検出が可能な固体膜を使用することが考えられる。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
