2019 Fiscal Year Annual Research Report
運動時の汗に含まれる糖・乳酸・電解質の自己駆動リアルタイムモニタリングシステム
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17H02162
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
四反田 功 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 講師 (70434024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻村 清也 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30362429)
柳田 信也 東京理科大学, 理工学部教養, 准教授 (80461755)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオセンサ / イオンセンサ / ウェアラブル / バイオ燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，アスリートが負荷・着装感なく使用可能な印刷型かつディスポーザブルな自己駆動型センシングデバイスを開発する．汗中の乳酸，糖もしくは電解質で発電可能なウェアラブルバイオ電池を設計・開発する．出力向上のために，酵素が担持された多孔質炭素インクを用いて，転写印刷によってストレッチャブル繊維布や紙基板上にバイオ燃料電池を形成する手法を確立した．
前年度に引き続き回路と組み合わせた，汗中の成分のマルチセンシングについて検討した．特に電解液中の各種イオン種（Na+，K+，アンモニウムイオン）などは糖・乳酸と併せて，アスリートの健康管理上非常に重要なパラメータである．これらを計測するために，イオノフォアを印刷したポテンショメトリックなウェアラブルイオンセンサを作製した．これらのセンサにはフレキシビリティーが求められているため，まずペーストの組成について検討した．特にバインダとしてのエラストマーの利用および，インクのチクソ性について詳細に評価した．作製したイオンセンサの応答特性について評価した．
作成したイオンセンサは，人汗中の濃度領域で正常かつ高い選択性をもって応答することが確認された. また，流路と組み合わせることでセンサの連続応答性についても評価をおこなったところ，濃度変化に対して迅速に電位が変化することが示された．
これまでに行った評価結果をフィードバックし，最適な自己駆動型センシングデバイスを構築した．自己駆動型乳酸センサにおいては，人の腕に装着して，運動中の発汗を1秒おきに，自己駆動でスマートフォンを用いて連続的にモニタリングできることが示された．イオンセンサにおいては，運動中の人汗に含まれるナトリウムイオンとアンモニウムイオン濃度をリアルタイムにモニタリングすることに成功した．
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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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