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

基本信息

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

项目摘要

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。

2018财年，该研究项目旨在基于迄今为止开发的测量原理（1）“高灵敏度气体可视化系统（嗅觉相机）”和（2）“精确的皮肤气体”来实现皮肤气体成分的实时可视化。为了这个目标，我们以乙醇气体为模型进行了研发。嗅觉相机使用的检测元件将乙醇脱氢酶（ADH）固定在棉纤维网上。该系统利用ADH在乙醇气体存在下发生催化反应生成具有荧光特性（激发波长340 nm，荧光波长490 nm）的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH），以改善荧光强度分布，使浓度分布可视化。乙醇气体加载到 ADH 固定的网格上。 ① 为了提高系统的灵敏度，我们将图像传感器从传统的单色相机更改为彩色 CMOS 相机，并开发了一种用于检测 NADH 荧光的新的高灵敏度图像处理方法。一种拟合装置，可平衡复杂不平坦的身体表面和 ADH 固定网之间的距离。结果，获得了足够的灵敏度来可视化皮肤气体中的乙醇，并且在饮酒后可视化皮肤气体中的乙醇的实验中，我们成为世界上第一个可视化由于饮酒而释放的乙醇气体的实验。当时，即使消耗相同量的酒精，乙醇的浓度也会根据测量的体表面积而变化，这表明使用皮肤气体成像来识别释放部位的可能性。我们相信这些结果将作为评估各种皮肤气体（包括壬烯醛分布）的基础。另外，虽然本实验是用固定相机进行的，但相机已经小型化到可以握在手中的尺寸，我们相信它可以与臂式机器人等结合来开发皮肤气体浓度整个身体的测绘。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Switchable sniff-cam (gas-imaging system) based on redox reactions of alcohol dehydrogenase for ethanol and acetaldehyde in exhaled breath

基于乙醇脱氢酶对呼出气中乙醇和乙醛的氧化还原反应的可切换嗅探凸轮（气体成像系统）

DOI：
10.1016/j.talanta.2018.12.070
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
6.1
作者：
Iitani Kenta;Hayakawa Yuuki;Toma Koji;Arakawa Takahiro;Mitsubayashi Kohji
通讯作者：
Mitsubayashi Kohji

バイオ蛍光式探嗅カメラによる経皮エタノールガスの時空間イメージング

使用生物荧光嗅觉相机对经皮乙醇气体进行时空成像

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
飯谷健太; 佐藤敏征; 當麻浩司; 荒川貴博; 三林浩二
通讯作者：
三林浩二

飲酒後呼気2成分ガス（EtOH, AcH）のバイオ蛍光法による並列可視化計測

使用生物荧光法并行可视化测量饮酒后呼出的两种气体（EtOH、AcH）

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
水越直樹; 早川悠暉; 飯谷健太; 當麻浩司; 荒川貴博; 三林浩二
通讯作者：
三林浩二

Real-time monitoring of skin ethanol gas by a high-sensitivity gas phase biosensor (bio-sniffer) for the non-invasive evaluation of volatile blood compounds.

通过高灵敏度气相生物传感器（生物嗅探器）实时监测皮肤乙醇气体，以无创评估挥发性血液化合物。

DOI：
10.1016/j.bios.2018.09.070
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
12.6
作者：
Arakawa T; Suzuki T; Tsujii M; Iitani K; Chien PJ; Ye M; Toma K; Iwasaki Y; Mitsubayashi K
通讯作者：
Mitsubayashi K

非侵襲かつ簡便な疾患スクリーニング・代謝評価のための生体ガス可視化システム(探嗅カメラ)

沼气可视化系统（嗅觉相机）用于无创、简单的疾病筛查和代谢评估