ガネシュ特定研究員らの研究グループが画期的な熱中症センサを開発しました

2020年04月15日

マイクロ・ナノ研究開発センター(MNTC)では、ガネシュ・クマール・マニ外国人特別研究員(日本学術振興会)と槌谷和義教授(工学部精密工学科)の研究グループがこのほど、熱中症の予防や診断に活用できる画期的なセンサを開発。その成果をまとめた論文「Advanced Artificial Electronic Skin Based pH Sensing System for Heatstroke Detection」が、アメリカ化学会の学術誌『ACS SENSOR』オンライン版に3月11日付で掲載されました。

熱中症は、体温の上昇に伴って体内の水分量が減り、めまいやけいれんなどを発症する病気です。気候変動の影響で世界的に年々罹患者が増え、日本をはじめ高齢化が進んでいる国では社会問題になっています。脱水症状を起こすと汗のpH値が変化することから、各地でそのpH値を測るセンサ開発が進められていますが、電源が必要になったり、センサが大型になってしまったりといった課題がありました。

ガネシュ研究員らの開発した物理センサは、皮膚に直接貼れて、大きな外部電源を用いずにリアルタイムで正確にpH値を測れます。手の甲に貼れるサイズの高分子超薄膜(ナノシート)上に、アンチモンおよび三酸化アンチモン、ヨウ素酸銀を積層した2つの電極を取り付け、電極間で生じる微弱な電位差を利用して計測できる構造で、ナノシートは粘着剤などが一切使われていないことから肌にも優しく、繰り返し使うことができるのも特徴です。

ガネシュ研究員は、「このセンサは皮膚に貼るだけで長時間にわたってリアルタイムに計測できるので、体に負担を与えずに子どもからお年寄りまで幅広い年齢の人に使ってもらえることもメリットだと考えています。また、極めて簡単な構造で、低コストで作成することが可能なため、経済状態にかかわらず多くの人に使ってもらえるのも大きな利点です。これまでの熱中症研究では環境要因を中心にした発症のメカニズムなどが分析されてきましたが、このセンサを活用すればより多くのサンプルを集め、個人の体調や生活環境、人種などといったミクロな情報と環境要因の相関関係も分析できると期待しています。今後は、センサの性能だけでなく、大量生産技術なども視野に入れて開発を進めたい」と話しています。

共同で研究に取り組んでいる槌谷教授は、「今後は、湘南キャンパス内に設けた気象センサや気象庁が発表するデータとも組み合わせて多角的に分析し、熱中症と環境要因、汗のpH値の関係を明らかにしていきたいと考えています。またpH値は、人が行動することで変化する最も基本的な指標の一つであり、さらにセンシング技術を発展させればさまざまな体の状態を調べるマルチプルセンサとしても活用できると期待しています。この技術が将来、世界中の人の健康維持や管理に役立つものとなるようさらに研究を深めていきます」と語っています。

なおこの研究は、日本学術振興会の科学研究費助成事業「基盤研究(B)」の採択を受けた「皮膚貼付型フレキシブルセンサの開発」(研究代表者=槌谷教授)の成果の一環として取り組んだものです。

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