• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実施状況報告書

匂いセンシングデータのアンサンブル解析に基づく堅牢な呼気診断技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K19892
研究機関東京大学

研究代表者

長島 一樹  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10585988)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード呼気診断 / アンサンブル解析 / 匂いセンシング / 人工嗅覚センサ
研究実績の概要

生体化学情報を非侵襲で収集する生体ガスセンシングにおいて、多くのバイオマーカー分子は日常活動による代謝に強い影響を受ける。本研究では、1)生体ガス中における多成分マーカー分子群の連動的挙動に基づく生体化学情報収集の原理構築を行うと共に、2)集積化分子認識センサデバイスにより環境変動に影響されない堅牢な呼気診断技術の実現を目指している。研究計画1年目に当たる本年度は、血中グルコース濃度と呼気成分分析から得られる膨大な分子データに対して機械学習による相関付けを行った。呼気血糖値マーカー分子として知られるアセトン、エタノール等が強く影響を受ける活動環境下(飲酒時・運動時)で取得した呼気においては、血糖値との明確な相関は得られなかった一方で、膨大な呼気成分データから上記以外の環境変動に強い血糖値マーカー分子群を同定し、それらの連動的挙動に基づいて血糖値レベルを推定した結果、両者間に良好な相関が見られると共に提案手法の有効性が確認された。また、16チャンネルの集積化人工嗅覚センサを介して得られた呼気ガスセンシングデータに対して特徴量抽出と機械学習による血糖値との相関付けを行った結果、抽出した多数の特徴量の連動的挙動に基づき、呼気成分分析結果と同様の良好な相関性が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究で提案している多成分マーカー分子群の連動的挙動を介した呼気診断の有効性が呼気成分分析、および呼気センシングの両面において確認され、従来呼気血糖値マーカーが有効に作用しない活動環境下(飲酒時・運動時)においても安定的に呼気から生体情報を収集できる十分な可能性が見いだされたため。

今後の研究の推進方策

これまでに得られた知見に基づき、糖負荷試験による意図的な血糖値変調を行い血糖値マーカー分子群の濃度変化挙動を追跡すると共に、ダイナミックな血糖値変動を捉える血糖値モニタリング機能を実証する。また、連続的な変動環境下(平常・飲酒・運動・糖摂取の任意の組み合わせ)における時系列血糖値計測を行い、生体ガスセンシングによる堅牢な非侵襲血糖値計測・モニタリング機能を実証する。

次年度使用額が生じた理由

研究開始早期に次年度の北海道大学への異動が決まったが、異動後の研究機関において本研究を滞りなく実施するために、本年度の助成金執行を控えることにした。本年度において実施した提案手法の原理検証は、研究室における在庫消耗品および研究計画提案時に試作・保存しておいた分子認識センサを用いて行った。本年度助成金の未使用分は、次年度請求分と合わせて異動後の研究機関における実験装置・実験消耗品購入や共通機器使用料などに充当させ、切れ目のない研究計画を実施する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] Breath odor based Individual Authentication by An Artificial Olfactory Sensor System and Machine Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Chaiyanut Jirayupat, Kazuki Nagashima, Takuro Hosomi, Tsunaki Takahashi, Wataru Tanaka, Masaki Kanai, Takeshi Yanagida
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 人工嗅覚センサを介した呼気センシングによる個人認証2022

    • 著者名/発表者名
      長島 一樹
    • 学会等名
      電子情報技術産業協会(JEITA)ヒューマンインタフェースデバイス・技術分科会
    • 招待講演
  • [学会発表] Designing Long-Term Stability of A Polyethylene Glycol-Carbon Black Nanocomposite Molecular Sensor2022

    • 著者名/発表者名
      長島 一樹, Wenjun Li, 細見 拓郎, 花井 陽介, 中尾 厚夫, 高橋 綱己, 田中 航, 金井 真樹, 柳田 剛
    • 学会等名
      第41回電子材料シンポジウム
  • [学会発表] Image Processing and Machine Leaning for Automated Identification of Chemo-/Biomarker Features in 2D Sensor Signal Map2022

    • 著者名/発表者名
      長島 一樹, Chaiyanut Jirayupat, 細見 拓郎, 高橋 綱己, 金井 真樹, 柳田 剛
    • 学会等名
      第41回電子材料シンポジウム
  • [学会発表] Breath Odor-Based Individual Authentication by An Artificial Olfactory Sensor System and Machine Learning2022

    • 著者名/発表者名
      長島 一樹, Chaiyanut Jirayupat, 細見 拓郎, 高橋 綱己, 花井 陽介, 中尾 厚夫, 中谷 将也, 田中 航, 金井 真樹, 柳田 剛
    • 学会等名
      第41回電子材料シンポジウム
  • [学会発表] Water-Selective Nanostructured Dehumidifier for Molecular Sensing Space2022

    • 著者名/発表者名
      長島 一樹, Jiangyang Liu, 細見 拓郎, 高橋 綱己, 花井 陽介, 中尾 厚夫, 中谷 将也, 田中 航, 金井 真樹, 柳田 剛
    • 学会等名
      第41回電子材料シンポジウム
  • [学会発表] Breath Odor Biometrics by Artificial Olfaction Sensor Array and Machine Learning2022

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashima
    • 学会等名
      2022 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Long Term Stable Polymer Carbon Black Nanocomposite Sensor and Its Applications2022

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashima, W. Li, C. Jirayupat, T. Hosomi, T. Takahashi, W. Tanaka, A. Nakao, Y. Hanai, M. Nakatani, M. Kanai and T. Yanagida
    • 学会等名
      The 5th International Union of Materials Research Societies International Conference of Young Researchers on Advanced Materials
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi