Development of novel smart biosensing system for fish

新型鱼类智能生物传感系统的开发

基本信息

批准号：
21H02282
负责人：
遠藤英明
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Tokyo University of Marine Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02282/
关键词：
バイオセンサ魚類スマートセンシングストレス QRコード可視化

项目摘要

本研究は，次世代に対応できる魚類の生体計測を念頭に，生体内の生理情報の可視化，計測，伝達を可能とするスマートバイオセンシングシステムの創出を目的とする．今年度は，魚体内の測定において生体内夾雑物質の影響を受けにくい低電位レドックスポリマーを用いたバイオセンサの製作，生体内留置に優しいフレキシブルバイオセンサの魚体への応用を行うと共に，スマートバイオセンシング実現のための新しいQRコード通信システムの基礎的な設計・製作を行った．まず，低電位レドックスポリマーを用いたバイオセンサの製作を試みた．これまでのグルコース測定用バイオセンサは，測定に高い酸化還元電位を印加する必要があったため，グルコースと共存する他の物質（生体内夾雑物質）がこの電位により同時に酸化されることで，グルコース濃度の測定に影響を及ぼすことがしばしばあった．そこで今年度は，それら生体内夾雑物質の影響を受けにくい低電位での測定を可能にするために，レドックスポリマーをメディエータとして用いることにより，これまでのバイオセンサよりも低電位で作動可能な新しいセンサを製作した．次に，フレキシブルバイオセンサについては昨年度までの研究実績を基に，センサの新たな留置部位として魚の腹部間質液（AISF）に着目し，ここにセンサを挿入することを試みた．具体的には，本センサの有用性を明らかにするために，バイオセンサをAISF中に留置すると共に，これまでの測定部位であった魚類眼球外膜間質液（EISF）にも留置して，両間質液におけるモニタリング結果を比較することにより，AISF留置におけるセンサの特性を検証した．さらに，スマートバイオセンシングシステム実現のための新しいQRコード通信システムでは，マイコン開発キット（M5Stack）を用いて，水中におけるM5Stack上に表示されるQRコードをカメラで読み取るための最適な条件を検討した．

这项研究的目的是创建一个智能生物传感系统，可以可视化、测量和传输生物体中的生理信息，并考虑到下一代鱼类生物测量。本财年，我们将使用不易受体内污染物影响的低电位氧化还原聚合物制造生物传感器，用于鱼体内的测量，并应用易于留置在鱼体内的柔性生物传感器。为了实现这一目标，我们进行了新的二维码通信系统的基本设计和生产。首先，我们尝试使用低电位氧化还原聚合物制造生物传感器。传统的测量葡萄糖的生物传感器需要应用高氧化还原电位进行测量，因此与葡萄糖共存的其他物质（体内污染物）会同时被该电位氧化，导致葡萄糖浓度常常影响测量。因此，今年，我们将开发一种新型生物传感器，通过使用氧化还原聚合物作为介体，可以在比传统生物传感器更低的电势下工作，以便能够在不易受到这些生物污染物影响的低电势下进行测量.我做了一个传感器。接下来，关于柔性生物传感器，根据去年的研究成果，我们将鱼腹间质液（AISF）作为新的传感器放置部位，并尝试将传感器插入其中。具体来说，为了阐明该传感器的有用性，我们将生物传感器放置在AISF和迄今为止一直是测量部位的鱼眼外间质液（EISF）中，通过比较两种间质液的监测结果。，我们验证了传感器在 AISF 放置中的特性。此外，对于实现智能生物传感系统的新型二维码通信系统，我们使用微机开发套件（M5Stack）来研究在水下用摄像头读取M5Stack上显示的二维码的最佳条件。