生体ガス複数成分の３Ｄ分布可視化を実現する多機能な電界紡糸ファイバーセンサの創製

创建多功能电纺纤维传感器，实现多种沼气成分的 3D 分布可视化

基本信息

批准号：
19J01649
负责人：
飯谷健太
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01649/
关键词：
経皮ガス NDIRガスセンサ呼吸 COVID-19 マスク電界紡糸酵素式バイオセンサ生体ガスバイオセンサマイクロファイバー三次元分布解析高分子酵素複合化繊維エレクトロスピニング蛍光イメージング

项目摘要

2020年1月21日から2021年1月28日までの1年間、メリーランド大学ボルチモア郡校でGovind Rao教授のグループと共にCenter for Advanced Sensor Technologyにて経皮CO2の計測に関する研究を実施した。同グループではこれまで経皮放出速度に基づく経皮CO2計測システムを開発している。当初、このシステムと私がこれまで開発していた揮発性有機化合物(VOCs)用バイオセンサを組み合わせ、複数成分を同時計測する技術の開発を計画していたが、COVID-19が米国内でも流行し、計画通りに研究を進めることが困難な状況となった。Rao教授との相談の結果、COVID-19関連研究を進めた。具体的には、サージカルマスクやN95マスク、フェイスシールドを重ねて着用した状態での経皮CO2の動態を調べ、マスクが呼吸に影響を与える可能性があるかを調査した。結果として6人の被験者の内5人(試行数 32)において、運動時にマスクを着用した場合、マスク非着用時と比較して経皮CO2放出量の有意な増加が観察された。本成果は国際誌に投稿し、現在査読中となっている。帰国後は、2019年度に得た「酵素を含有した電界紡糸繊維」を基に、最終目標である三次元空間中でのVOCsイメージングを実現するために必要不可欠な「三次元酵素マトリクス」を作製するため、電界紡糸法を用いて繊維が充填された三次元構造体の構築が可能か検討した。結果として立体型の電極を用いることで電界紡糸による三次元構造体の作製が可能で、構造全体の繊維密度について改善の必要があるものの、三次元イメージングに必要な酵素マトリクスの実現性を示すことができた。2020年度をもって特別研究員PDを辞退するが、本テーマには継続して取り組み、三次元ガス測定技術として、成果の結実につなげたい。

从2020年1月21日到2021年1月28日，我在先进传感器技术中心与马里兰大学巴尔的摩分校Govind Rao教授的团队进行了经皮CO2测量的研究，为期一年。该小组迄今已开发出基于透皮释放率的透皮CO2测量系统。最初，我计划将这个系统与我一直在开发的挥发性有机化合物（VOC）生物传感器结合起来，以开发可同时测量多种成分的技术，但 COVID-19 在美国也很流行。难以按计划进行研究。与 Rao 教授协商后，我们继续进行了 COVID-19 相关研究。具体来说，我们研究了佩戴外科口罩、N95口罩和面罩时经皮二氧化碳的动态，并研究了口罩是否会影响呼吸。结果，在 6 名受试者中的 5 名（32 项试验）中，与不戴口罩相比，在运动期间戴口罩时观察到经皮二氧化碳释放量显着增加。该成果已提交给国际期刊，目前正在接受同行评审。回到日本后，他基于2019年获得的“含酶电纺纤维”，创建了对于实现三维空间VOCs成像最终目标至关重要的“三维酶基质”，因此我们进行了研究。是否有可能使用静电纺丝构建充满纤维的三维结构。结果，可以通过使用三维电极的静电纺丝来制造三维结构，尽管整个结构的纤维密度需要提高，但这表明了三维成像所需的酶基质的可行性。已完成。虽然我将在2020年辞去PD特别研究员一职，但我想继续研究这个主题，并将其作为三维气体测量技术取得成果。