| 研究課題/領域番号 |
21H03815
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
藤枝 俊宣 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70538735)
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| 研究分担者 |
合田 達郎 東洋大学, 理工学部, 教授 (20588347)
高橋 将記 東京工業大学, リベラルアーツ研究教育院, 准教授 (30711189)
田原 優 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (80707399)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | デジタルトランスフォーメーション / 薄膜状デバイス / フェニルボロン酸 / ハイドロゲル / グルコース / インクジェット印刷 / 櫛型キャパシタ / インピーダンス |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、異種次元の材料と造形技術の融合を進めることで、電池不要で作動可能な無線通信式の生体貼付型バイオセンサの開発を目的とし、機械学習による周波数解析を通じて健康情報のデジタルトランスフォーメーション化を目指す。令和3年度の成果は以下のとおりである。
フェニルボロン酸(PBA)からなるハイドロゲルならびにインクジェット印刷にて作製した櫛形キャパシタを統合した薄膜状デバイスを作製した。櫛型キャパシタ上に担持したPBAハイドロゲルの膜厚とインピーダンス変化の関係性を評価するため、グルコース濃度を0 mg/dLから18 mg/dLまで上昇させた際のインピーダンスの変化率をLCRメータを用いて測定した。その結果、PBAハイドロゲルの膜厚が、100 um, 200 um, 400 umのいずれかを有する場合において、インピーダンスが減少した。
グルコース濃度が上昇することで、グルコースとフェニルボロン酸間の結合が促進され、ハイドロゲル中におけるフェニルボロン酸分子由来の負電荷が増加したためと考えられる。すなわち、PBAハイドロゲルが一定以下の膜厚を有する時、ゲル内の負電荷の比率の上昇に伴う静電容量の変化が薄膜状キャパシタによって検出が可能になり、最終的なインピーダンスの変化に繋がったと考えられる。本結果とPBAハイドロゲル層の構造的安定性の観点から、最終的にPBAハイドロゲル層の膜厚を200 umに設定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
R3年度では、フェニルボロン酸からなるハイドロゲルと櫛型キャパシタからなる血糖値センサの試作品開発を目標としていたが、予想以上に開発が進展し、デバイスを用いたグルコース検出やハイドロゲル膜厚の最適化まで研究を進めることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き共同研究者と連携して研究を進めていく。本研究で開発したセンシング機構は、グルコースに限らず他の生体物質の検出にも応用できる。予想以上に研究が進展していることも鑑みて、本デバイスの他バイオセンサへの拡張性についても検証していく。
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