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酵素を用いた加齢臭成分ノネナールの可視化計測による全身加齢臭の3Dマップ化

研究課題

研究課題/領域番号 16J09604
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 計測工学
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

飯谷 健太  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードバイオセンサ / 酵素 / 蛍光 / イメージング / アルコール代謝 / 皮膚ガス / アセトアルデヒド / 可視化計測 / 生体ガス / 飲酒 / アルコール脱水素酵素 / NADH
研究実績の概要

平成30年度は本研究課題にてこれまで開発した計測原理を基盤として皮膚ガス成分のリアルタイム可視化を目的に①「ガス可視化システム(探嗅カメラ)の高感度化」および、②「正確な皮膚ガスイメージングの達成」のため、エタノールガスをモデルとして研究開発を実施した。探嗅カメラでは、アルコール脱水素酵素(ADH)をコットン繊維のメッシュへと固定化した検出素子を利用した。このシステムでは、エタノールガスの存在下で生じる、蛍光特性(励起波長 340 nm、蛍光波長 490 nm)を有するニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)を生成するADHの触媒反応を利用して、蛍光強度分布からADH固定化メッシュに負荷されたエタノールガスの濃度分布を可視化する。①「システムの高感度化」においては、撮像素子を従来のモノクロカメラからカラーCMOSカメラへと変更し、新規に高感度なNADH蛍光検出用の画像処理手法を開発し、②「正確な皮膚ガスイメージング手法の開発」では、複雑な凹凸を有する体表面とADH固定化メッシュ間の距離を均一化するフィッティングデバイスを開発した。その結果、皮膚ガス中エタノールの可視化に十分な感度が得られ、飲酒後の皮膚ガス中エタノールの可視化実験では、飲酒に伴ってエタノールガスが放出される様子の可視化を世界で初めて実現した。その際、計測する体表面の部位により同量の飲酒を行った場合でもエタノール濃度の濃淡が観察され皮膚ガスイメージングによる放出部位の特定の可能性が示唆された。これらの結果はノネナール分布を始め、種々の皮膚ガス評価の礎となると考える。また、本実験はカメラを固定して実施したものの手持ち可能なサイズにまで小型化が進んでおり、アーム型ロボット等と組み合わせて身体全体の皮膚ガス濃度マッピングへの展開も実現できると考えている。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Switchable sniff-cam (gas-imaging system) based on redox reactions of alcohol dehydrogenase for ethanol and acetaldehyde in exhaled breath2019

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta、Hayakawa Yuuki、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Mitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      Talanta

      巻: 197 ページ: 249-256

    • DOI

      10.1016/j.talanta.2018.12.070

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time monitoring of skin ethanol gas by a high-sensitivity gas phase biosensor (bio-sniffer) for the non-invasive evaluation of volatile blood compounds.2019

    • 著者名/発表者名
      Arakawa T, Suzuki T, Tsujii M, Iitani K, Chien PJ, Ye M, Toma K, Iwasaki Y, Mitsubayashi K
    • 雑誌名

      Biosens Bioelectron

      巻: 129 ページ: 245-253

    • DOI

      10.1016/j.bios.2018.09.070

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fluorometric Sniff-Cam (Gas-Imaging System) Utilizing Alcohol Dehydrogenase for Imaging Concentration Distribution of Acetaldehyde in Breath and Transdermal Vapor after Drinking2018

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta、Sato Toshiyuki、Naisierding Munire、Hayakawa Yuuki、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Mitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 90 号: 4 ページ: 2678-2685

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b04474

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fiber-Optic Bio-sniffer (Biochemical Gas Sensor) Using Reverse Reaction of Alcohol Dehydrogenase for Exhaled Acetaldehyde2018

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta、Chien Po-Jen、Suzuki Takuma、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Iwasaki Yasuhiko、Mitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 3 号: 2 ページ: 425-431

    • DOI

      10.1021/acssensors.7b00865

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorometric gas-imaging system (sniff-cam), using the extinction of NADH with an ADH reverse reaction, for acetaldehyde in the gas phase2017

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta、Sato Toshiyuki、Naisierding Munire、Hayakawa Yuuki、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Mitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      The Analyst

      巻: 142 号: 20 ページ: 3830-3836

    • DOI

      10.1039/c7an00524e

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Sensitivity of Acetaldehyde Biosensor by Detecting ADH Reverse Reaction-Mediated NADH Fluoro-Quenching for Wine Evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta、Chien Po-Jen、Suzuki Takuma、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Iwasaki Yasuhiko、Mitsubayashi Kohji
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 2 号: 7 ページ: 940-946

    • DOI

      10.1021/acssensors.7b00184

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorometric bio-sniffer camera "sniff-cam" for direct imaging of gaseous ethanol in breath and transdermal vapor2017

    • 著者名/発表者名
      Arakawa T, Sato T, Iitani K, Toma K, Mitsubayashi K
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 89 号: 8 ページ: 4495-4501

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.6b04676

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sniff-Cam (Bio-Fluorometric Gas-Imaging System for Breath Acetaldehyde after Drinking2016

    • 著者名/発表者名
      Iitani K, Naisierding M, Sato T, Toma K, Arakawa T, Mitsubayashi K
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 75 号: 16 ページ: 53-57

    • DOI

      10.1149/07516.0053ecst

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ethanol vapor imaging system "sniffer camera" for evaluation of alcohol metabolism from breath and palm skin gas2016

    • 著者名/発表者名
      Arakawa T, Iitani K, Sato T, Toma K, Mitsubayashi K
    • 雑誌名

      Procedia Engineering

      巻: 168 ページ: 522-528

    • DOI

      10.1016/j.proeng.2016.11.514

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Skin VOCs imaging system by spatiotemporal bio-fluorometry for transcutaneous ethanol vapor2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Naoki Mizukoshi, Koji Toma, Takahiro Arakawa, and Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      6th International conference on bio-sensing technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-Fluorometric Realtime Gas-Imaging System (Sniff-cam) for Skin Ethanol Vapor2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Toshiyuki Sato, Koji Toma, Takahiro Arakawa, and Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      18th International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオ蛍光式探嗅カメラによる経皮エタノールガスの時空間イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太, 佐藤 敏征, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 飲酒後呼気2成分ガス(EtOH, AcH)のバイオ蛍光法による並列可視化計測2019

    • 著者名/発表者名
      水越 直樹, 早川 悠暉, 飯谷 健太, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 皮膚ガス成分の時空間イメージングのためのバイオ蛍光式ガス可視化システム2019

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太
    • 学会等名
      第17回IBB BioFuture Research Encouragement Prize研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バイオ蛍光法を用いた呼気中2成分(エタノール・アセトアルデヒド)ガスの同時可視化計測に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      水越 直樹, 早川 悠暉, 飯谷 健太, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      18 SAS Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Switchable sniff-cam (Gas-imaging system) based on pH-dependent redox reactions of alcohol dehydrogenase (ADH) between gaseous ethanol and acetaldehyde after drinking2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Yuuki Hayakawa, Koji Toma, Takahiro Arakawa, and Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      Biosensors 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas-imaging system (sniff-cam) using NADH-dependent alcohol dehydrogenase for assessment of alcohol metabolism2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Iitani, Koji Toma, Takahiro Arakawa, and Kohji Mitsubayashi
    • 学会等名
      22nd Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biofluorometric gas-imaging system “Sniff-cam” for ethanol and acetaldehyde from body after drinking2018

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta, Sato Toshiyuki, Toma Koji, Arakawa Takahiro, Mitsubayashi Kohji
    • 学会等名
      EUROPT(R)ODE XIV
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非侵襲かつ簡便な疾患スクリーニング・代謝評価のための生体ガス可視化システム(探嗅カメラ)2017

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      日本学術振興会 弾性波素子技術 第150委員会 第150回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bio-chemical gas sensor (bio-sniffer) for breath acetaldehyde after drink2017

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta, Toma Koji, Arakawa Takahiro, Iwasaki Yasuhiko, Mitsubayashi Kohji
    • 学会等名
      International conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications 2017 (Bio4Apps 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-fluorometric imaging system “Sniff-cam” for gaseous ethanol2017

    • 著者名/発表者名
      Fujimaki Hisako, Iitani Kenta, Sato Toshiyuki, Toma Koji, Arakawa Takahiro, Mitsubayashi Kohji
    • 学会等名
      International conference on BioSensors, BioElectronics, BioMedical Devices, BioMEMS/NEMS & Applications 2017 (Bio4Apps 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volatile imaging system “Sniff-cam” using alcohol dehydrogenase for ethanol and acetaldehyde after drinking2017

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta, Naisierding Munire, Hayakawa Yuuki, Toma Koji, Arakawa Takahiro, Mitsubayashi Kohji
    • 学会等名
      The 12th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas-imaging system “Sniff-cam” based on pH-dependent redox reactions of alcohol dehydrogenase for ethanol and acetaldehyde after drinking2017

    • 著者名/発表者名
      Iitani Kenta, Sato Toshiyuki, Toma Koji, Arakawa Takahiro, Mitsubayashi Kohji
    • 学会等名
      The Irago conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオ蛍光式探嗅カメラ(Sniff-cam)を用いた生体由来エタノールガスの可視化計測に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      藤巻 久子, 飯谷 健太, 佐藤 敏征, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      ’17 SAS Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 可視化計測システム(探嗅カメラ)を用いた生体ガスの非侵襲モニタリングへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      荒川 貴博, 飯谷 健太, 佐藤 敏征, 當麻 浩司, 三林 浩二
    • 学会等名
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光を用いた探嗅カメラによるエタノールガスの可視化計測2017

    • 著者名/発表者名
      早川 悠暉, 飯谷 健太, ナセデン ムニラ, 佐藤 敏正, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      第七回次世代センサ研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sniff-cam (fluorometric gas-imaging system) with enzyme mesh for gaseous ethanol from human body (breath, skin)2017

    • 著者名/発表者名
      Sato Toshiyuki, Iitani Kenta, Toma Kohji, Arakawa Takahiro, Mitsubayashi Kohji
    • 学会等名
      EuroAnalysis 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 皮膚アセトアルデヒドガス用の高感度な可視化計測システム(探嗅カメラ)の開発2017

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太, ナセデン ムニラ, 早川 悠暉, 佐藤 敏征, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      H29電気学会E部門総合研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アルコール脱水素酵素の逆反応を用いたアセトアルデヒド用探嗅カメラと生体計測応用2016

    • 著者名/発表者名
      飯谷 健太, ナセデン ムニラ, 早川 悠暉, 佐藤 敏征, 當麻 浩司, 荒川 貴博, 三林 浩二
    • 学会等名
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      平戸文化センター (長崎県・平戸市)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Sniff-Cam (Bio-Fluorometric Gas-Imaging System) for Breath Acetaldehyde after Drinking2016

    • 著者名/発表者名
      Iitani K, Naisierding M, Sato T, Toma K, Arakawa T, Mitsubayashi K
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas-phase imaging system “sniff-camera” using enzyme mesh for breath acetaldehyde after drinking2016

    • 著者名/発表者名
      Iitani K, Naisierding M, Sato T, Toma K, Arakawa T, Mitsubayashi K
    • 学会等名
      IMCS 2016
    • 発表場所
      Juju (Korea)
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sniff-cam (gaseous chemical imaging system) for breath acetaldehyde as a metabolite of ethanol after drinking2016

    • 著者名/発表者名
      Iitani K, Naisierding M, Sato T, Toma K, Arakawa T, Mitsubayashi K
    • 学会等名
      APCOT 2016
    • 発表場所
      金沢市文化ホール (石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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