温度とpH を同時にセンシングできる 多機能ファイバーデバイスを開発 ～生体内プローブやウェアラブルデバイスに展開目指す～

温度とpH を同時にセンシングできる多機能ファイバーデバイスを開発～生体内プローブやウェアラブルデバイスに展開目指す～

2025年3月31日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇学际科学フロンティア研究所
准教授　郭媛元

【発表のポイント】

热延伸技术^（注1）を用いることで、温度や水素イオン浓度指数（辫贬）の変化の同时计测を可能とする超微细ファイバーデバイスを世界で初めて开発しました。
热电対技术^（注²^）を用いた温度センシング技术と炭素复合材料とポリアニリン^（注³^）を使用した辫贬センシングともに高精度であり、生体内応用への可能性を示しました。
レーザー微细加工^（注⁴^）と表面机能化技术^（注⁵^）を使用することで、温度と辫贬计测技术を有したまま长时间モニタリングを可能とするウェアラブルデバイスの开発につながります。

【概要】

温度は生理学や病理学上の生体反応において重要な役割を担っており、生体システムから细胞レベルまでの化学物质の动态と密接にかかわっています。生体内部温度のモニタリング技术は进展しているものの、局所的な温度変化と体内の化学物质の変化を同时に计测する技术は开発には至っていませんでした。

東北大学学際化学フロンティア研究所の郭媛元准教授、同大学工学部の久保稀央学部生、理学部の阿部茉友子学部生（学際科学フロンティア研究所ジュニアリサーチャー）らの研究チームは、热延伸技术を用いることで、温度とpHの同時計測が可能である超微細ファイバーデバイスの開発に成功しました。

本研究成果は、2025年3月6日付で米国化学会の学術誌ACS Measurement Science Auに掲載されました。

図1. 热延伸技术による超微細ファイバーデバイスの実現

【用语解説】

注1. 热延伸技术
加热しながら热可塑性を持つ材料を引き伸ばす技术で、ナノスケールやマイクロスケールの细いファイバーを作製するために用いられます。本研究では、温度や辫贬をセンシングできる多机能ファイバーの作製に活用されています。

注2. 热电対技术
セーベック効果の原理に基づき、2种类の异なる金属を接合し、温度差によって生じる电圧を利用して温度を测定する技术です。

注3. ポリアニリン（Polyaniline, PANI）
导电性ポリマーの一种で、辫贬の変化に応じて电気特性が変化するため、センサー材料として用いられます。

注4. レーザー微细加工
高精度のレーザーを用いて、材料をナノ?マイクロスケールで加工する技术です。本研究では、ファイバーの长さ方向の构造と机能を精密に调整するために使用されています。

注5. 表面機能化技術
材料表面の化学的?电気化学的な性质を调整し、特定の机能を持たせる技术です。本研究では、辫贬センシングを実现するために、电気化学的手法を用いてポリアニリンをファイバー电极上に重合させ、安定的な辫贬モニタリングを可能にするために适用されています。

【论文情报】

タイトル：Development of dual-function microelectronic fibers for pH and temperature sensing: toward in vivo and wearable applications
著者：Mahiro Kubo, Mayuko Abe, Etienne Le Bourdonnec, Sheau-Chyi Wu, To-En Hsu, Takao Inoue, *Yuanyuan Guo
*责任着者：
东北大学学际科学フロンティア研究所新领域创成研究部
东北大学大学院医工学研究科バイオファイバ医工学分野　
准教授　郭媛元
掲載誌：ACS Measurement Science Au
顿翱滨：

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