酵素を用いた加齢臭成分ノネナールの可視化計測による全身加齢臭の３Ｄマップ化

通过使用酶可视化和测量老化气味成分壬醛，绘制全身老化气味的 3D 绘图

• 批准号: 16J09604
• 负责人: 飯谷 健太
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J09604/
• 关键词: バイオセンサ; 酵素; 蛍光; イメージング; アルコール代謝; 皮膚ガス; アセトアルデヒド; 可視化計測; 生体ガス; 飲酒; アルコール脱水素酵素; NADH; バイオセンサ; 酵素; 蛍光; イメージング; アルコール代謝; 皮膚ガス; アセトアルデヒド; 可視化計測; 生体ガス; 飲酒; アルコール脱水素酵素; NADH

平成30年度は本研究課題にてこれまで開発した計測原理を基盤として皮膚ガス成分のリアルタイム可視化を目的に①「ガス可視化システム(探嗅カメラ)の高感度化」および、②「正確な皮膚ガスイメージングの達成」のため、エタノールガスをモデルとして研究開発を実施した。探嗅カメラでは、アルコール脱水素酵素(ADH)をコットン繊維のメッシュへと固定化した検出素子を利用した。このシステムでは、エタノールガスの存在下で生じる、蛍光特性(励起波長 340 nm、蛍光波長 490 nm)を有するニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)を生成するADHの触媒反応を利用して、蛍光強度分布からADH固定化メッシュに負荷されたエタノールガスの濃度分布を可視化する。①「システムの高感度化」においては、撮像素子を従来のモノクロカメラからカラーCMOSカメラへと変更し、新規に高感度なNADH蛍光検出用の画像処理手法を開発し、②「正確な皮膚ガスイメージング手法の開発」では、複雑な凹凸を有する体表面とADH固定化メッシュ間の距離を均一化するフィッティングデバイスを開発した。その結果、皮膚ガス中エタノールの可視化に十分な感度が得られ、飲酒後の皮膚ガス中エタノールの可視化実験では、飲酒に伴ってエタノールガスが放出される様子の可視化を世界で初めて実現した。その際、計測する体表面の部位により同量の飲酒を行った場合でもエタノール濃度の濃淡が観察され皮膚ガスイメージングによる放出部位の特定の可能性が示唆された。これらの結果はノネナール分布を始め、種々の皮膚ガス評価の礎となると考える。また、本実験はカメラを固定して実施したものの手持ち可能なサイズにまで小型化が進んでおり、アーム型ロボット等と組み合わせて身体全体の皮膚ガス濃度マッピングへの展開も実現できると考えている。

在2018财年中，使用乙醇气体作为模型进行了研发1）“提高了气体可视化系统的灵敏度（OLOURing摄像机）”和2）“实现准确的皮肤气成像”，目的是基于在此研究主题中开发的测量原理，目的是可视化实时皮肤气体成分。嗅觉摄像头利用了一种检测元素，其中酒精脱氢酶（ADH）固定在棉纤维网格上。 This system utilizes the catalytic reaction of ADH, which generates nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), which has fluorescent properties (excitation wavelength: 340 nm, fluorescence wavelength: 490 nm), which occurs in the presence of ethanol gas, to visualize the concentration distribution of ethanol gas loaded on the ADH immobilized mesh from the fluorescence intensity distribution. 1) In "Higher System Sensitivity", the image sensor was changed from a conventional monochrome camera to a color CMOS camera, and a new image processing method for highly sensitive NADH fluorescence detection was developed, and 2) In "Development of Accurate Skin Gas Imaging Method", the system was developed to uniform the distance between the surface of the body with complex unevenness and the ADH immobilized mesh.结果，获得了足够的敏感性来可视化皮肤气体中的乙醇，在饮用后可视化皮肤气体中乙醇的实验中，世界上第一个对酒精释放的乙醇气体可视化。目前，即使根据测量体面的面积消耗相同数量的酒精，也可以观察到乙醇浓度，这表明可以通过皮肤气体成像来识别释放位点。这些结果被认为是各种皮肤气体评估的基石，包括非肾分布。此外，尽管该实验是使用固定相机进行的，但已将其降低到可以手动固定的尺寸，并且据信可以与臂式机器人组合，并且可以开发以绘制整个身体的皮肤气体浓度。