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2020 年度 実績報告書

匂いバイオセンサを用いた香りの再現

研究課題

研究課題/領域番号 18H03773
研究機関東京工業大学

研究代表者

中本 高道  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20198261)

研究分担者 神崎 亮平  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40221907)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード嗅覚受容体 / 匂いバイオセンサ / 蛍光測定 / 能動センシング / 気相センシング / 嗅覚ディスプレイ / 官能検査
研究実績の概要


本年度嗅覚受容体発現細胞の作出では、嗅覚受容体、共受容体、およびGCaMP6sを発現させたSf21細胞系統について、単一細胞の単離と系統化の工程を繰り返し実施することで、対象臭により高い蛍光応答を示す細胞系統を作出した。作出した細胞系統(Or49b、Or82a)はそれぞれ対象臭(2-メチルフェノール、ゲラニルアセテート)に対して高い蛍光変化値を示し、それらの匂い選択性はデータベースと一致した。また、対象臭に対して濃度依存的な蛍光変化値を示した。さらに、キイロショウジョウバエ嗅覚受容体のうち半数以上の単離を完了し、本研究期間を通して、対象臭の検出素子として利用できる複数種類の新規嗅覚受容体発現細胞の作出を達成した。
次に能動センシング法を用いて2成分混合臭の濃度定量実験を行った。従来の手法とは異なり能動センシング法では対象臭に対して調合臭の応答が一致させるように調合臭の各成分を逐次調節し、両者が一致したときの調合臭の各成分濃度を対象臭の各成分濃度とする。さらに経時変化の影響を低減するために対象臭と調合臭の測定を交互に行う実時間参照方式を用いた。その結果、嗅覚受容体OR56a, OR13aを用いて1-octen-3-ol, geosminの混合臭の濃度定量に成功した。
上記実験は液相内の実験であるが、気相実験も行った。リンガー液の厚さをできる限り薄くして蛍光測定を行う簡便な方法を開発し優れた感度が得られた。1-octen-3-olについてOR13aを用いた場合、人間嗅覚と同等以上の感度が得られたことを官能検査と比較して確認した。
最後に嗅覚ディスプレイであるが、電磁弁高速開閉方式、マイクロディスペンサから吐出した液滴をSAWデバイスで霧化する方式、同じ原理のウェラブル方式を官能検査で比較評価し、ウェラブル方式が提示速度と残臭の観点から優れていることがわかった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Temporal Characteristics of Olfactory Displays with Different Structures2021

    • 著者名/発表者名
      ISEKI Masaaki、NAKAMOTO Takamichi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A ページ: 744~750

    • DOI

      10.1587/transfun.2020EAP1028

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interpretation of Quartz Crystal Microbalance Behavior with Viscous Film Using a Mason Equivalent Circuit2021

    • 著者名/発表者名
      Na Songkhla Sawit、Nakamoto Takamichi
    • 雑誌名

      Chemosensors

      巻: 9 ページ: 9~9

    • DOI

      10.3390/chemosensors9010009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Binary mixture quantification using cell-based odor biosensor system with active sensing2021

    • 著者名/発表者名
      Sukekawa Yuji、Mitsuno Hidefumi、Kanzaki Ryohei、Nakamoto Takamichi
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 179 ページ: 113053~113053

    • DOI

      10.1016/j.bios.2021.113053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensory Evaluation of Odor Approximation Using NMF with Kullback-Leibler Divergence and Itakura-Saito Divergence in Mass Spectrum Space2020

    • 著者名/発表者名
      Prasetyawan Dani、Takamichi Nakamoto
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 167 ページ: 167520~167520

    • DOI

      10.1149/1945-7111/abd110

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 嗅覚受容体発現細胞を利用した水晶振動子 匂いセンサの気相測定に関する基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      三村 向陽,横式 康史,中本 高道,光野 秀文,神崎 亮平
    • 学会等名
      電気学会全国大会
  • [学会発表] 嗅覚受容体を用いた匂いバイオセンサの応答時間の短縮2021

    • 著者名/発表者名
      永吉 慶人, 横式 康史, 中本 高道, 光野 秀文, 二木 佐和子, 神崎 亮平
    • 学会等名
      電気学会全国大会
  • [学会発表] Gas Phase Odorant Detection System Based on Insect Olfactory Receptor2021

    • 著者名/発表者名
      HongchaoDeng, Hidefumi Mitsuno, Ryohei Kanzaki, Takamichi Nakamoto
    • 学会等名
      電気学会全国大会
  • [学会発表] 数値流体シミュレーションを用いたインタラクティブ嗅覚VRシステムの基礎的研究2021

    • 著者名/発表者名
      平澤達也,青木海都,狭間貴一,青木尊之,中本高道
    • 学会等名
      日本VR学会、香り・味と生体情報研究会
  • [学会発表] スマートフォン顕微鏡を用いた匂いセンサ細胞の蛍光イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      藤林駿佑, 光野秀文, 祐川侑司, Haupt 周一 Stephan, 皆川慶嘉, 野地博行, 神崎亮平
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
  • [学会発表] 分子記述子を用いた昆虫嗅覚受容体発現細胞の匂い応答強度予測手法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤龍一郎, 祐川侑司, 光野秀文, 並木重宏, 神崎亮平
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
  • [学会発表] 匂いセンサ2021

    • 著者名/発表者名
      中本高道
    • 学会等名
      第一回センサイトWEBセミナー【感覚センサ】
    • 招待講演
  • [学会発表] Improvement of odor impression predictive model using machine learning2020

    • 著者名/発表者名
      K.Ito and T.Nakamoto
    • 学会等名
      IEEE Sensors
    • 国際学会
  • [学会発表] ウェアラブル嗅覚ディスプレイの残臭低減方法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      羽生雪子, 中本高道
    • 学会等名
      日本VR学会
  • [学会発表] Gas phase odorant detection by insect olfactory receptor2020

    • 著者名/発表者名
      Deng Hongchao, Hidefumi Mitsuno, Ryohei Kanzaki, Takamichi Nakamoto
    • 学会等名
      電気学会センサ・マイクロマシンと応用システム シンポジウム
  • [学会発表] Study of Quartz Crystal Microbalance Behavior with Viscous Sensing Film2020

    • 著者名/発表者名
      S. Na songkhla and T. Nakamoto
    • 学会等名
      IMCS 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensory Evaluation of Odor Approximation Using NMF with Kullback-Leibler Divergence and Itakura-Saito Divergence in Mass Spectrum Space2020

    • 著者名/発表者名
      D.Prasetyawan, T.Nakamoto
    • 学会等名
      IMCS 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 嗅覚受容体センサアレイを利用した能動センシング匂い濃度定量に向けた基礎的検討2020

    • 著者名/発表者名
      祐川侑司,永吉慶人,中本高道
    • 学会等名
      電気学会ケミカルセンサ研究会
  • [学会発表] 板倉・斎藤擬距離を用いた深層学習による 匂い印象予測モデルの研究2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤慶祐,中本高道
    • 学会等名
      電気学会ケミカルセンサ研究会
  • [学会発表] 昆虫の嗅覚のしくみと匂いセンシング技術への応用2020

    • 著者名/発表者名
      光野秀文
    • 学会等名
      技術情報協会セミナー 匂いセンサの開発, 定量化・可視化技術とその応用事例
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫の嗅覚からセンシング技術の開発と社会実装に向けた取組み2020

    • 著者名/発表者名
      光野秀文, 櫻井健志, 祐川侑司, 神崎亮平
    • 学会等名
      VR学会産学フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオセンシング技術における昆虫の嗅覚機能の活用とガス検知に向けた取組み2020

    • 著者名/発表者名
      光野秀文, 櫻井健志, 神崎亮平
    • 学会等名
      第1回センサ&IoTセミナー
    • 招待講演
  • [図書] 細胞画像処理を用いた匂いバイオセンサ、匂いのセンシング技術、中本高道監修2020

    • 著者名/発表者名
      祐川侑司、中本高道
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      CMC出版
    • ISBN
      978-4-7813-1515-7

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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