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2014 年度 実績報告書

ソフトマテリアルとMEMS技術を融合した生体モニタリングデバイス

研究課題

研究課題/領域番号 24310099
研究機関明治大学

研究代表者

工藤 寛之  明治大学, 理工学部, 准教授 (70329118)

研究分担者 梶原 利一  明治大学, 理工学部, 准教授 (60356772)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード化学センサ / 酵素センサ / バイオマイクロシステム / 生体計測
研究実績の概要

平成26年度においては、開発したセンサシステムの応用として各種の生体試料の計測に応用することを中心に研究を展開した。具体的には、生体内のさまざまな部位にて乳酸を調べることを目的として、(1)Os-HRP酸化還元酵素反応系を導入することで夾雑物の影響を受けにくいようセンサの改良を施し、(2)マイクロフローセルを用いたモニタリングシステムを構築することでシステム全体を生体成分の実時間計測に最適化した。この結果、汗や血液に含まれる乳酸を簡便に評価できるシステムへと発展した。
(1)に関しては、センサの機能向上と次世代生体モニタリングに向けた検討としてこれまで開発してきたセンサ群は、作用電極に印加する電位が銀塩化銀参照電極に対して0.5V程度であった。この電位では尿酸等の夾雑物が容易に分解し、電極上で電流として検出されてしまう。そこで、ポリエチレンテフタレート(PET)及びポリジメチルシロキサン(PDMS)にて炭素電極は挟み込んだ構造のシート型炭素電極を作製し、感応部のみを露出させ、その上に各種のタンパク質を固定化することでセンサを構築した。その際、作用電極の感応部にオスミウム-西洋ワサビペルオキシダーゼ(Os-HRP)層を形成することで新たにレドックス反応系を設け、さらに各種反応を触媒する酵素を固定化することとした。この結果、作用電極の印加電位を0Vとしても酸化還元酵素反応を計測可能で、前述の夾雑物の影響が検出限界を下回るものとなった。
(2)に関しては、多様な生体の液性成分評価への応用を目的として開発したセンサを用いて、モルモット及びヒトを対象として生体成分のモニタリングを行った。この結果、モルモットの血液中、ヒトの汗などに含まれる乳酸を検出することが可能で、かつこれらは適切に個体の生理的状態を反映するものであった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] Os-HRP酸化還元反応を用いたフローインジェクション型乳酸モニタリングシステム2015

    • 著者名/発表者名
      根岸周也、小薗寛明、河合望、高島一郎、梶原利一、工藤寛之
    • 学会等名
      電気学会E部門総合研究会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-07-02 – 2015-07-03
  • [学会発表] 臓器・組織の乳酸評価をめざした小型フロー計測システム2015

    • 著者名/発表者名
      根岸周也、山崎篤、工藤寛之
    • 学会等名
      電気学会バイオマイクロシステム研究会
    • 発表場所
      川崎
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] デジタルヘルスを志向した生体の化学計測2015

    • 著者名/発表者名
      工藤寛之
    • 学会等名
      第24回テクニスト研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-06
    • 招待講演
  • [学会発表] High sensitive lactate biosensor using Os-HRP redox polymer2014

    • 著者名/発表者名
      Shuya Negishi, Yota Jingushi, Atsushi Yamazaki, Yumie Ono, Riichi Kajiwara , Hiroyuki Kudo
    • 学会等名
      International Bioscience Conefernce 2014
    • 発表場所
      Phuket, Thailand
    • 年月日
      2014-09-30 – 2014-10-01
  • [学会発表] Electrochemical biosensors for future personal 'life' record systems2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kudo
    • 学会等名
      Meiji-NTU Neurobiology and Cognitive Neuroscience Exchange Program
    • 発表場所
      Kawasaki, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Lactate Biosensor using HRP-OS redox polymer for in situ biomonitoring2014

    • 著者名/発表者名
      Shuya Negishi, Atsushi Yamazaki, Riichi Kajiwara, Hiroyuki Kudo
    • 学会等名
      Meiji-NTU Neurobiology and Cognitive Neuroscience Exchange Program
    • 発表場所
      Kawasaki, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
  • [学会発表] Development of differential histamine biosensor based on micro flow injection system2014

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Nagao, Atsushi Yamazaki, Hiroyuki Kudo
    • 学会等名
      Meiji-NTU Neurobiology and Cognitive Neuroscience Exchange Program
    • 発表場所
      Kawasaki, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10

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公開日: 2016-06-01  

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