2019 Fiscal Year Annual Research Report
疾病・代謝由来の低濃度な生体臭成分（皮膚ガス）を高感度計測する生化学式ガスセンサ
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17H01759
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
三林 浩二 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40307236)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 貴博 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 講師 (50409637)
當麻 浩司 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (40732269)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 皮膚ガス / ガスセンサ / 疾病 / 代謝 / 高感度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、生体臭である疾病・代謝に起因する低濃度の皮膚ガス成分を計測する「超高感度なガスセンサシステム」を、生化学式ガスセンサの技術に高感度光学検出系と微量ガス濃縮装置を組み合せることで、実現することを目標とする。研究では、まず生体ガスの触媒が可能な酵素を認識素子として用い、その補酵素NADHを高感度に検出するための高感度光学系を構築して、NADH蛍光検出系を作製する。次に微量ガス濃縮装置を計測流路に組み入れ、皮膚ガス成分用の超高感度なガスセンサを構築する。そして皮膚ガスフロー系を導入し、疾病・代謝のマーカーである皮膚アセトンガスを直接モニタリングし、生体臭計測による新たな診断法・代謝評価法へと発展させる。
平成31年度には、開発したガスセンサシステムについて、低濃度ガス発生装置を用いて、センサ特性を詳細に評価した。さらに新たに「皮膚ガスフローシステム」をガスセンサに組み込み、低濃度な皮膚ガス成分の計測に適用し、倫理承認に基づき、被験者からの皮膚アセトンガス計測を行い、有効性を調べた。まず、既設の低濃度標準ガス発生装置を用いてアセトンガスに対するセンサ特性を調べたところ、sub-ppbの定量特性を確認した。また呼気などに含まれる生体ガス成分をセンサ感応部に負荷したところ、酵素の基質特異性に基づく、アセトンガスに対する高い選択性が得られた。次に、生体ガス計測では、発汗計測器を改良した「皮膚ガスフローシステム」をガスセンサシステムに組み込み、生体臭に含まれる低濃度成分の高感度な連続計測に適用した。これにより、皮膚からの発汗を計測しながら、同時に皮膚アセトンガスの計測を可能とした。実験では、予め健常者にてアンケートを実施した後、皮膚アセトン計測を行ったところ、有酸素運動による脂肪代謝の増加に伴うアセトン濃度の上昇が確認され、開発したセンサの生体計測の有効性が確認された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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