2021 Fiscal Year Annual Research Report
発汗成分モニタリングのためのウェアラブルセンサの創成と熱中症との相関解析
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21H03344
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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, 准教授 (70434024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長峯 邦明 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (00551540)
美川 務 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 専任研究員 (20321820)
辻村 清也 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30362429)
元祐 昌廣 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (80434033)
柳田 信也 東京理科大学, 教養教育研究院野田キャンパス教養部, 教授 (80461755)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バイオセンサ / バイオ燃料電池 / 熱中症 / イオンセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「熱中症を防ぐためには，塩飴をなめる，首元を冷やす」などいろいろな対策が取られてきた．しかし，どの程度の処置が適切で，どのような効果を心身にもたらすのか？強いていえば，個人によってその効果は異なるため，「熱中症の個人ごとの質的評価」については未だ科学的手法が確立されていない．そこで本研究では，暑熱環境下における熱中症の予兆を体液中のバイオマーカーから評価する新たな手法について研究する．特に，脱水症状と疲労マーカーであると想定される，ナトリウムイオン，塩化物イオン，アンモニウムイオン，乳酸イオンと熱中症との相関について詳細に検証する．また，脱水症と相関がないとされているカリウムイオンの濃度変化を用いた新奇な発汗量測定の要素技術検証を行う．
前年度に引き続きイオノフォアを担持した電極を調製し，不織布やPET基板上に印刷することでフレキシブルなイオンセンサ（Na+やK+, Cl-,NH4+）を作製した．発汗中のイオン濃度をセンサ間の誤差を±7%以内に抑えたセンサを開発した．イオンセンサの統合化を行った．また，強度と柔軟性を併せ持つ紙素材を基板とした乳酸バイオ燃料電池の安定性向上を行った．バイオ燃料電池は半日以上安定に無線通信で電波を一定間隔で飛ばすことができた．また，発信頻度から乳酸濃度をモニタリングすることが可能となった．
センサシグナルの微分値（蓄積速度）を指標とした汗中成分または間質液成分のゲル内蓄積速度モニタリングを基に，ウェアラブルセンサ化したものの実装評価試験を行った。熱中症を想定した負荷実験中の汗中の乳酸・電解質成分のマルチモニタリングを行った．
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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
目標としていた，誤差７％以内のイオンセンサの形成，評価，マルチモニタリング化ができている．また，乳酸電池も実装評価に十分な安定性を示した．当初計画通りに，コロナ禍ではあるが，感染防止に留意しながら実装評価試験も行えたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続きイオノフォアを担持した電極を調製し，不織布やPET基板上に印刷することでフレキシブルなイオンセンサ（Na+やK+, Cl-,
NH4+）を作製する．フレキシブル性の向上を目指す．またマルチモニタリングセンサについても検討する．発汗中のイオン濃度をセンサ間の誤
差を±5%以内に抑えたセンサを開発する．イオンセンサの統合化を行う．
強度と柔軟性を併せ持つ布や紙素材を基板とした乳酸バイオ燃料電池の出力とさらなる安定性向上を行う．センサシグナルの微分値（蓄積速度）を指標とし
た汗中成分または間質液成分のゲル内蓄積速度モニタリングを基に，ウェアラブルセンサ化したものの実装評価試験を引き続き行う。熱中症を
想定した負荷実験中の汗中の乳酸・電解質成分のマルチモニタリングを行う．
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Research Products
(39 results)
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[Presentation] LOx/チオニンを用いた紙基板自己駆動型乳酸バイオセンサの開発と実装評価2021
Author(s)
佐竹泉紀, 吉原由布子, NoyaLoew, 美川務, 小林桃子, 鈴木立紀, 松尾健右, 向本敬洋, 柳田信也, 渡辺日香里, 四反田功, 板垣昌幸
Organizer
第31回 日本MRS年次大会
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[Presentation] 印刷型乳酸センサを用いた汗および間質液の乳酸モニタリングと血中乳酸との相関評価2021
Author(s)
大曽根優朗, 吉原由布子, NOYALoew, 美川務, 元祐昌廣, 小林桃子, 鈴木立紀, 松尾健右, 向本敬洋, 柳田信也, 長峰邦明, 渡辺日香里, 四反田功, 板垣昌幸
Organizer
第31回 日本MRS年次大会
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[Presentation] 転写印刷を用いたウェアラブル塩化物イオンセンサを用いた実装評価試験2021
Author(s)
村松直季, 渡辺日香里, LoewNoya, 四反田功, 元佑昌廣, 向本敬洋, 小林桃子, 松尾健右, 柳田信也, 鈴木立紀, 板垣昌幸
Organizer
第31回 日本MRS年次大会
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[Presentation] Development of Chloride Ion Sensor by Heat Transfer Printing and Monitoring Chloride Ion in Sweat2021
Author(s)
Naoki MURAMATSU, Hikari WATANABE, Noya LOEW, Isao SHITANDA, Masahiro MOTOSUKE, Takahiro MUKAIMOTO, Momoko KOBAYASHI, Kensuke MATSUO, Shinya YANAGITA, Tatsunori SUZUKI, and Masayuki ITAGAKI
Organizer
ICFPE2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of the Lactate Biosensor using the Poly-GMA-modified Porous Carbon and Chitosan Film2021
Author(s)
Yuro Ozone, Yuko Yoshihara, Noya Loew, Tsutomu Mikawa, Masahiro Motosuke, Momoko Kobayashi, Tatsunori Suzuki, Kensuke Matsuo, Takahiro Mukaimoto,Shinya Yanagita, Hikari Watanabe, Isao Shitanda, and Masayuki Itagaki
Organizer
ICFPE2021
Int'l Joint Research
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