発汗成分モニタリングのためのウェアラブルセンサの創成と熱中症との相関解析

创建用于监测汗液成分的可穿戴传感器并进行与中暑的相关性分析

基本信息

批准号：
21H03344
负责人：
四反田功
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tokyo University of Science
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，暑熱環境下における熱中症の予兆を体液中のバイオマーカーから評価する新たな手法について研究している．本年度は，転写印刷型の塩化物イオンセンサを用いた実装評価試験ならびに新規流路付乳酸センサの開発および実装評価試験を行った．現在，運動している人の汗中に含まれる電解質をモニタリングするための，ウェアラブルデバイスが注目されている．しかし，直接基板上に電極を印刷するとセンサが皮膚に触れてしまうことによって，かぶれが生じる可能性がある．この問題を解決するために，転写印刷型塩化物イオンセンサを作製した2．不織布にセンサを転写印刷することで，皮膚に触れないで測定ができることが示された．しかし,リアルタイムでのモニタリングに使用するためには，センサの汗検出部において古い汗と新鮮な汗が混ざらないように常に古い汗は排出される必要がある．また，発汗してからタイムラグのない素早い応答が必要であるため，応答性を向上させる必要がある．そこで，本研究では高吸水性繊維(SAF)を用いた汗の排出機構の検討を行った．また，参照極膜にノニオン性界面活性剤を添加することで，吸水性を高めて塩化物イオンセンサの応答性を向上させることを試みた．また，作製した塩化物イオンセンサを実際に人体に着装した試験を行った．測定結果より，発汗してから運動終了までセンサの電位は減少した．これは，運動により汗中の塩化物イオン濃度が上昇しているためと考えられた．また，脱水量計との相関がみられた．乳酸センサについては，運動強度が増加するともに血中乳酸および汗中乳酸の増加がみられ，互いに相関があることが示唆された．

在这项研究中，我们正在研究一种利用体液中的生物标志物评估炎热环境中中暑迹象的新方法。今年，我们进行了使用转印式氯离子传感器的实施评估测试，以及带有流路的新型乳酸传感器的开发和实施评估测试。监测运动者汗液中电解质含量的可穿戴设备目前引起了人们的关注。然而，如果电极直接印刷在基材上，传感器可能会接触皮肤，可能引起皮疹。为了解决这个问题，我们创造了转移印刷型氯离子传感器2。结果表明，通过将传感器转印到无纺布上，可以在不接触皮肤的情况下进行测量。然而，为了将其用于实时监测，需要不断清除旧汗液，使其不会与传感器汗液检测部分中的新鲜汗液混合。另外，由于要求出汗后没有时间延迟的快速反应，因此需要提高反应能力。因此，在本研究中，我们研究了使用高吸水性纤维（SAF）的排汗机制。我们还尝试通过在参比电极膜中添加非离子表面活性剂以增加吸水率来提高氯离子传感器的响应能力。我们还进行了一项测试，将制作的氯离子传感器实际贴在人体上。测量结果显示，从受试者开始出汗到运动结束，传感器电位下降。这被认为是由于运动导致汗液中氯离子浓度增加所致。此外，还观察到与脱水计的相关性。对于乳酸传感器，血乳酸和汗液乳酸随着运动强度的增加而增加，表明它们之间存在相关性。

项目成果

期刊论文数量（92）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Wearable Biofuel Cell and Application to Health Monitoring Devices

可穿戴生物燃料电池的开发及其在健康监测设备中的应用

DOI：
10.1541/ieejjournal.142.572
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
四反田功;辻村清也
通讯作者：
辻村清也

スペース・コロニー宇宙で暮らす方法(ブルーバックス)

太空殖民地如何在太空生活（Bluebacks）

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
向井千秋;東京理科大学　スペース・コロニー研究センター
通讯作者：
東京理科大学　スペース・コロニー研究センター

Impact of Lactic Acid and Genipin Concentration on Physicochemical and Mechanical Properties of Chitosan Membranes

乳酸和京尼平浓度对壳聚糖膜理化和机械性能的影响

DOI：
10.1007/s10924-022-02691-z
发表时间：
2022-11-24
期刊：
Journal of Polymers and the Environment
影响因子：
5.3
作者：
Izabela Kondratowicz;I. Shalayel;M. Nadolska;S. Tsujimura;Y. Yamagata;Isao Shit;a;a;A. Zebda
通讯作者：
A. Zebda

Biosensors and Biofuel Cells Based on Porous Carbon with Mesopores/Macropores Suitable for Enzymes

基于适合酶的介孔/大孔多孔碳的生物传感器和生物燃料电池

DOI：
10.5796/denkikagaku.23-fe0002
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
四反田功; 辻村清也
通讯作者：
辻村清也

High-Performance Paper-based Biocathode fabricated by Screen-printing an improved Mesoporous Carbon Ink and by Oriented Immobilization of Bilirubin Oxidase

通过丝网印刷改进的介孔碳墨水和胆红素氧化酶的定向固定化制备高性能纸基生物阴极

DOI：
10.1038/s41598-022-19052-4
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Noya Loew; Isao Shit;a; Himeka Goto; Hikari Watanabe; Tsutomu Mikawa; Seiya Tsujimura; Masayuki Itagaki
通讯作者：
Masayuki Itagaki