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ナノ多孔材料を用いた高感度気体簡易測定法の確立と生体ガス測定への応用の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K00601
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関東北工業大学

研究代表者

丸尾 容子  東北工業大学, 工学部, 教授 (50545845)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードナノ多孔体 / 一酸化窒素 / 呼気ガス / PTIO / 簡易分析 / 多孔質ガラス / 生体ガス / 化学センサ / 分析チップ / 皮膚ガス / PTIO / 比色反応 / 呼気分析 / 比色分析 / 呼吸器疾患 / ナノ材料
研究成果の概要

人の呼気に含まれ、疾病との関連が明らかになりつつある一酸化窒素のパッシブセンシングチップを用いた簡易検出方法について検討し、2つのチップの組み合わせにより呼気ガス検出可能な感度(ppb)を有する検出方法を確立した。また開発したセンシングチップを用いて健常者から呼吸器疾患の患者に対応する濃度範囲(10ppbー200ppb)での検量線を算出し、実際のヒト呼気の測定により検量線の検証を行なった。さらに開発したセンシングチップを用いて呼気ガスと皮膚ガスの同時測定が可能となり、ヒトを対象に検証実験を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノ多孔材料を用いたパッシブセンシングチップでの一酸化窒素検出検討によりナノ材料の極表面に存在する表面に拘束された極微量の液体層と一酸化窒素との化学反応の特性(速度論的、化学量論的)が明らかになり、化学変換を用いた新規の検出方法を確立できた。また、特にヒトの呼気成分を測定し在宅での健康管理に用いることができる方法は、遠隔診療や疾病の早期発見につながる技術と考えられ感染症が拡大する問題に直面している現在及び未来に新たな生活スタイルを提案できる基礎技術となると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] A colorimetric method for the measurement of ppb-level NO in exhaled air using porous glass analytical chips2020

    • 著者名/発表者名
      Asanuma Kohgo、Numata Keita、Maruo Yasuko Y.
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators Reports

      巻: 2 号: 1 ページ: 100019-100019

    • DOI

      10.1016/j.snr.2020.100019

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高感度ガスセンサの新展開:比色多孔質ガラスセンサを用いた呼気ガス成分の超高感度分析2020

    • 著者名/発表者名
      丸尾容子,浅沼光吾
    • 雑誌名

      ファインケミカル

      巻: 9 ページ: 32-38

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an analytical chip for nitrogen monoxide detection using porous glass impregnated with 2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl2019

    • 著者名/発表者名
      K. Asanuma, S. Hino, Y. Y. Maruo
    • 雑誌名

      Microchemical Journal

      巻: 151 ページ: 104251-104251

    • DOI

      10.1016/j.microc.2019.104251

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Point-of-careにて測定可能な尿中ホルムアルデヒド濃度測定法に関する基礎的検討2019

    • 著者名/発表者名
      岡澤宏樹、鈴木明日也、丸尾容子
    • 雑誌名

      安定同位体と生体ガス

      巻: 11 ページ: 43-49

    • NAID

      40022392341

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an analytical chip for detecting acetone using a reaction between acetone and 2,4-dinitrophenylhidrazine in a porous glass2018

    • 著者名/発表者名
      Maruo Yasuko Y.、Tachibana Kenta、Suzuki Yoshifumi、Shinomi Kouki
    • 雑誌名

      Microchemical Journal

      巻: 141 ページ: 377-381

    • DOI

      10.1016/j.microc.2018.05.041

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A porous glass-based KI/α-CD chip for ozone sensing: Improvement in the humidity response of the chip through optimizing reagent concentrations in the impregnation process2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi Katsuyuki、Utiyama Masahiro、Maruo Yasuko Y.
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 268 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.snb.2018.04.057

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 室内環境における窒素酸化物の現状と多孔質ガラス分析チップを用いた測定法2018

    • 著者名/発表者名
      丸尾容子、鈴木義史、浅沼光吾
    • 雑誌名

      室内環境

      巻: 21 ページ: 121-128

    • NAID

      130007429663

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多孔質ガラスとN Ox検出チップを用いた低濃度N O測定の研究2021

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾, 丸尾容子
    • 学会等名
      化学センサ研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 簡易分析法を用いた空気清浄機より発生するNO,NO2及びO3の測定2020

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾, 山﨑星河, 丸尾容子
    • 学会等名
      室内環境学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二種類のNOx分析チップによる呼気中NO測定方法2019

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾、沼田佳大、丸尾容子
    • 学会等名
      電気化学会ー第67回化学センサ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積型NO検出素子を用いた呼気NO測定法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾、日野慎司、丸尾容子
    • 学会等名
      電気化学会ー第66回化学センサ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Temperature dependence for a measurement of formaldehyde in solution using a developed B-diketone impregnated porous glass2019

    • 著者名/発表者名
      岡澤宏樹、鈴木明日也、丸尾容子
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of reactivity on acetone analytical chip using porous glass impregnated with phenyl hydrazine compounds2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤幸大、河村直人、鈴木義史、丸尾容子
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ材料の優れた性能と化学分野への応用2019

    • 著者名/発表者名
      丸尾容子
    • 学会等名
      電子情報通信学会東北支部講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多孔質ガラスと2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl(PTIO)を用いた簡易分析チップによる呼気NO測定法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾、日野慎司、丸尾容子
    • 学会等名
      平成30年室内環境学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] The measurement of formaldehyde from solution using B-diketone impregnated porous glass2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木明日也、岡澤宏樹、丸尾容子
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of humidity on the sensitivity of cumulative NO analytical chip2018

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾 、鈴木義史、丸尾容子
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Acetone sensing based on the reaction of 4-Nitrophenylhydrazine in a porous glass2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木義史,丸尾容子
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多孔質ガラスを用いたヒト皮膚より放散する代謝物質の超高感度センサの研究2018

    • 著者名/発表者名
      丸尾容子
    • 学会等名
      日本板硝子材料研究助成会第35回研究成果発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Kinetic analysis of the chemical reaction between 2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-3-oxide-1-oxyl and nitrogen monoxide in a porous glass2017

    • 著者名/発表者名
      浅沼光吾 ,鈴木義史,丸尾容子
    • 学会等名
      平成29年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanism for the reaction between pararosaniline and aldehydes in a porous glass2017

    • 著者名/発表者名
      阿部捺美 ,丸尾容子
    • 学会等名
      平成29年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アセトン検出を目的とした簡易分析チップの研究2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木義史,丸尾容子
    • 学会等名
      第24回大気環境学会北海道東北支部総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パッシブ型検出チップを用いた揮発性ケトン化合物簡易分析法の研究2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木義史,丸尾容子
    • 学会等名
      平成29年室内環境学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] においのセンシング、分析とその可視化、数値化2020

    • 著者名/発表者名
      丸尾容子,伊藤幸大,河村直人
    • 総ページ数
      543
    • 出版者
      (株)技術情報協会
    • ISBN
      9784861048104
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] CHEMICAL, GAS, and BIOSENSORS for INTERNET of THINGS and RELATED APPLICATIONS: chapter21,Air pollution monitoring network of PM2.5, NO2 and radiation of 137Cs2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Y. Maruo
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      0128154098
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 一酸化窒素ガス検知方法及び一酸化窒素ガス検知装置2019

    • 発明者名
      丸尾容子、浅沼光吾
    • 権利者名
      東北工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-206665
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] アセトン検知素子2018

    • 発明者名
      丸尾容子、鈴木義史
    • 権利者名
      丸尾容子、鈴木義史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-089049
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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