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ナノ制限空間を用いる高感度・ウエアラブルな印刷有機FET型非標識免疫センサの創出

研究課題

研究課題/領域番号 18K04910
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関山形大学

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードバイオセンサ / 汗 / 有機FET型免疫センサ / プリンテッドエレクトロニクス / 有機FET型バイオセンサ / ウエアラブル
研究成果の概要

生理食塩水を皮膚に接触させて安静時汗成分を採取するという独自手法を基盤に、その免疫センシングデバイス化を実現した。具体的には抗体固定化マイクロ多孔質膜(生理食塩水含有)と電極の一体化チップを作製、皮膚に貼付するだけで汗成分を採取・捕捉でき、その後は2種類の溶液に順次浸漬するだけで安静時汗成分を定量可能な新規センサの基盤技術を確立できた。また、本独自手法により当初想定していたタンパク質やホルモンに加え安静時汗中の多様な成分(代謝物やイオン種等)の定量が可能になり、運動や温室、発汗誘導剤などに依存してきた従来の汗成分採取法では困難であった安静時汗成分の日内変動解析という学術的研究を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生理食塩水を用いた新規汗成分採取法およびそのデバイス化技術の確立により、皮膚からの抽出物(汗成分)をいつでも、どこでも、簡単に検出可能となった。これにより、運動や温室、発汗誘導剤などに依存してきた従来の汗成分採取法では困難であった安静時汗成分の日内変動解析という学術的研究が可能になった。さらに、採取された多様な成分を指標とすることで、当初想定していたメンタルストレスモニタリングのみならず、栄養摂取管理や健康的運動効果の数値化など、ポストコロナ時代に求められる個人中心の予防医療・ヘルスケアの実現の可能性が示唆された。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 12件) 図書 (2件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] A fully screen-printed potentiometric chloride ion sensor employing a hydrogel-based touchpad for simple and non-invasive daily electrolyte analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Ichimura Yusuke、Kuritsubo Takumi、Nagamine Kuniaki、Nomura Ayako、Shitanda Isao、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      巻: 413 号: 7 ページ: 1883-1891

    • DOI

      10.1007/s00216-021-03156-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Printed Organic Transistor-based Biosensors for Non-invasive Sweat Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      NAGAMINE Kuniaki、NOMURA Ayako、ICHIMURA Yusuke、IZAWA Ryota、SASAKI Shiori、FURUSAWA Hiroyuki、MATSUI Hiroyuki、TOKITO Shizuo
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 36 号: 3 ページ: 291-302

    • DOI

      10.2116/analsci.19R007

    • NAID

      130007807024

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2020-03-10
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of the printed organic transistor-based biosensors for non-invasive physiological sensing2020

    • 著者名/発表者名
      NAGAMINE Kuniaki、TOKITO Shizuo
    • 雑誌名

      Denki Kagaku

      巻: 88 号: 4 ページ: 326-330

    • DOI

      10.5796/denkikagaku.20-fe0031

    • NAID

      130007950663

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An L-lactate Biosensor Based on Printed Organic Inverter Circuitry and with a Tunable Detection Limit2019

    • 著者名/発表者名
      Nagamine Kuniaki、Mano Taisei、Shiwaku Rei、Furusawa Hiroyuki、Matsui Hiroyuki、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 31 号: 4 ページ: 1205

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2174

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2019-04-11
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Noninvasive Sweat-Lactate Biosensor Emplsoying a Hydrogel-Based Touch Pad2019

    • 著者名/発表者名
      Nagamine Kuniaki、Mano Taisei、Nomura Ayako、Ichimura Yusuke、Izawa Ryota、Furusawa Hiroyuki、Matsui Hiroyuki、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 10102-10102

    • DOI

      10.1038/s41598-019-46611-z

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Charge-accumulative Potentiometric Measurements for Ammonia Detection Using an Enzymatic Cascade Reaction on a Prussian Blue Electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Kai、Furusawa Hiroyuki、Nagamine Kuniaki、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 号: 11 ページ: 1412-1415

    • DOI

      10.1246/cl.180692

    • NAID

      130007504932

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Printed Organic Transistor‐Based Enzyme Sensor for Continuous Glucose Monitoring in Wearable Healthcare Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Mano Taisei、Nagamine Kuniaki、Ichimura Yusuke、Shiwaku Rei、Furusawa Hiroyuki、Matsui Hiroyuki、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 5 号: 24 ページ: 3881-3886

    • DOI

      10.1002/celc.201801129

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of 1,5-anhydroglucitol as a Biomarker for Diabetes Using an Organic Field-Effect Transistor-Based Biosensor2018

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Hiroyuki、Ichimura Yusuke、Nagamine Kuniaki、Shiwaku Rei、Matsui Hiroyuki、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Technologies

      巻: 6 号: 3 ページ: 77-77

    • DOI

      10.3390/technologies6030077

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of Odorant Molecules in the Gaseous Phase Using α-, β-, and γ-Cyclodextrin Films on a Quartz Crystal Microbalance2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Kai、Furusawa Hiroyuki、Nagamine Kuniaki、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Technologies

      巻: 6 号: 3 ページ: 63-63

    • DOI

      10.3390/technologies6030063

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Printed Organic Circuit System for Wearable Amperometric Electrochemical Sensors2018

    • 著者名/発表者名
      R. Shiwaku, H. Matsui, K. Nagamine, M. Uematsu, T. Mano, Y. Maruyama, A. Nomura, K. Tsuchiya, K. Hayasaka, Y. Takeda, T. Fukuda, D. Kumaki, S. Tokito
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 8 号: 1 ページ: 6368-6368

    • DOI

      10.1038/s41598-018-24744-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electric Charge Detection of Sparse Organic Acid Molecules Using an Organic Field-Effect Transistor (OFET)-Based Sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Hiroyuki、Ichimura Yusuke、Harada Shuhei、Uematsu Mayu、Xue Shenyao、Nagamine Kuniaki、Tokito Shizuo
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 91 号: 7 ページ: 1020-1025

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180065

    • NAID

      130007404816

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 汗中タンパク質検出を目指したニトロセルロースマクベース免疫センサの開発2021

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明
    • 学会等名
      電気化学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of the hydrogel-based biosensors for non-invasive perspiration analysis2020

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明
    • 学会等名
      PRiME2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 安静時汗成分計測を目指したハイドロゲル被覆電気化学バイオセンサの開発2020

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明
    • 学会等名
      第30回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非侵襲汗成分センシングを目指したハイドロゲル被覆電気化学バイオセンサの開発2020

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非侵襲生体計測に向けた印刷型電気化学バイオセンサの開発2020

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明
    • 学会等名
      第47回日本毒性学会学術年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the hydrogel-based sweat biosensor2019

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki Nagamine, Hiroyuki Matsui, Shizuo Tokito
    • 学会等名
      ISIPS2019 International workshop on Bioiontronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機トランジスタ型バイオセンサの汗成分計測応用2019

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、井澤良太、野村綾子、松井弘之、熊木大介、時任静士
    • 学会等名
      有機エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機トランジスタ型バイオセンサを用いる非侵襲汗成分計測2019

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、野村綾子、市村祐介、井澤良太、松井弘之、時任静士
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非侵襲汗計測を目指した電気化学バイオセンサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、松井弘之、時任静士
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 汗成分計測を目指した印刷有機トランジスタ型酵素センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、市村祐介、井澤良太、野村綾子、松井弘之、時任静士
    • 学会等名
      2019年 電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 発汗誘導不要の汗成分採取・検出を目指した電気化学酵素センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、市村祐介、井澤良太、野村綾子、松井弘之、時任静士
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of the printed organic transistor-based biosensor for healthcare applications2019

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki Nagamine
    • 学会等名
      The First International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 印刷有機トランジスタ型バイオセンサの開発と生体計測応用2019

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、眞野泰誠、井澤良太、野村綾子、松井弘之、時任静士
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the organic transistor-based biosensors for healthcare applications2018

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki Nagamine, Shizuo Tokito
    • 学会等名
      SmaSys 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非侵襲生体計測を目指した印刷有機トランジスタ型バイオセンサの開発2018

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明,眞野泰誠、佐藤光、松井弘之、時任静士
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 延長ゲート型有機FET酵素センサの開発と生体分子モニタリングへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明,眞野泰誠,市村祐介,松井弘之,時任静士
    • 学会等名
      第78回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 酵素トランスデューサーと酵素技術展開2020

    • 著者名/発表者名
      長峯邦明、時任静士
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314884
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] Chemical, Gas, and Biosensors for Internet of Things and Related Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki Nagamine, Shizuo Tokito
    • 総ページ数
      406
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128154090
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 長峯研究室ホームページ

    • URL

      http://nagamine-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 時任・熊木・関根研究室

    • URL

      https://tokitolabo.yz.yamagata-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 長峯研究室

    • URL

      http://nagamine-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 汗成分センサ2019

    • 発明者名
      長峯邦明、時任静士
    • 権利者名
      長峯邦明、時任静士
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-006543
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] トランジスタ型酵素センサ2018

    • 発明者名
      長峯邦明、松井弘之、眞野泰誠、時任静士
    • 権利者名
      長峯邦明、松井弘之、眞野泰誠、時任静士
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-046775
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 優れた機械特性を有する導電性複合材料2018

    • 発明者名
      長峯邦明、時任静士、丸山祐樹
    • 権利者名
      長峯邦明、時任静士、丸山祐樹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-153581
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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