2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K04923
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
工藤 寛之 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (70329118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶原 利一 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (60356772)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオセンサ / 生体計測 / 乳酸 / リアルタイム計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度においては、システムの最適化を中心に研究を進めた。脳標本を使用する実験では人工脳脊髄液（aCSF）を使用するが, これには高濃度(10mM)のグルコースが含まれている。本研究で開発したグルコース電極の定量範囲は10<[Glucose(uM)]<2000であり，ダイナミックレンジを超えている。これは、グルコース酸化酵素の触媒活性が律速となるためである。そこで、aCSF中に含まれる高濃度のグルコースを計測する為にはサンプルそのものの濃度を希釈する必要がある。
そこで、乳酸のリアルタイム計測における感度を犠牲にすることなく、グルコースを計測する際のみPBSを常時供給することでサンプルを希釈しながら計測するための微小流路を考案した。具体的には, サンプルとPBSが1:2の割合でセル内に導入されるデバイスを構築し, グルコースを計測する際にサンプルの濃度を約1/3に希釈することを可能とした。これにより脳標本由来の分泌物の動態がグルコースの濃度にどのように依存するかを調査することが可能となった。
また、開発しているシステムの更なる応用展開についても詳細な検討を開始した。当初より、本システムが生体由来の分泌物をリアルタイム計測する目的に有用であることから、注目する対象のスケールを個体レベルとした場合の応用についても言及してきた。
システムの改良に伴って、これらの応用についても現実的なものとなってきたので、皮膚表面からの乳酸計測に本システムを応用し、その有効性を確認した。
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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
研究実施状況は良好に進捗している。本年度の成果として目的とする技術開発の中でも以下の点で進捗が得られている。
（１）単に分泌物である乳酸をリアルタイム計測するだけでなく、標本に供給する人工脳脊髄液の成分も同時にモニタリングできることとなり、化学的な入力（ブドウ糖の増減）に対する応答を適切に調べる事が可能となった。
（２）システムの完成度が向上することにより、脳標本の計測に限らず、個体レベルで分泌物をモニタリングする目的にも利用できる可能性を明らかにした。
これらの達成状況は、当初目的の位置情報を含む乳酸モニタリング技術の実現及び、その応用展開に向けて、重要なアンカーポイントとなるものである。また、研究の進捗及びその成果の展開について情報発信することにも注力した。これらを踏まえて「順調に進捗している」、とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の展開として、これまでの研究成果について更なる再現性の評価を行う。既に目標となるセンサシステムの開発は目途がついたので、標本の計測とともにシステムの新たな応用についても詳細に検討する。開発したシステムを用いた脳由来物質の応用に関して、特に入力が変化した際に応答（乳酸の分泌量）がどのように変化するかに注目して、検討を進める。また、スライスの実験などについても検討する。
本年度の成果より、開発中の乳酸モニタリングシステムが生体表面における乳酸分泌量のリアルタイム計測に適用できることがわかってきた。そこで、新しい実用展開に向けた検討として、「医療及びスポーツにおける体表乳酸モニタリングシステム」について検討する。具体的には、皮膚表面にサンプリング用のデバイスを装着し、分泌物を本研究で開発した多成分同時計測可能なセンサに輸送することで、代謝状態のリアルタイム評価に適用する。最終年度のゴールとして、これらの新しい応用展開に対して見通しを得ることも目標の一つとして設定する。
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| Causes of Carryover |
事業開始が2016年10月であったことから昨年度に「次年度使用額」が生じた。この繰越額が組み入れられているため次年度繰越額が生じているが、2017年度の事業において特に応用研究の面で活動を加速し、繰り越し分の執行も進んでいる状況である。
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