Chemical Sensors
Vol. 31, No.4 (2015)

巻頭言

「宇宙大作戦」は1960年代に米国にて制作されたSFテレビドラマである。1979年以降は劇場版「スタートレック」として日本でも多くの映画ファンを魅了した。初期の主な登場人物はカーク船長とスポック、医師のDr.マッコイの3名で、23世紀(2200年代)の宇宙を舞台とした「宇宙船エンタープライズ号」での冒険物語である。SFなので現実的でないものが殆どであるが、比較的身近に感じたものに「トリコーダー(トライコーダー、Tricoder)」という携帯分析装置があった。トリコーダーには2種類あり、一般科学分析用のトリコーダー（主に物理センサ）は宇宙船外の電磁波や光、重力波のみならず、宇宙船内の機器の診断や修理にも利用できる。もう一つは医療用トリコーダー（主に化学センサ、プローブも装着可能）で、船員の身体患部の異常や生化学分析、さらには脳内の神経活動を含め、ほとんどの身体状態を把握できるものであった。まさしく現代社会にて、スマートフォンなどのモバイル端末に求められる機能である。米国では数年前にクアルコムがTricorder XPRIZE（$10 million）と題して、現代版トライコーダーのアイデアを募集し話題になった。
　表題の「非侵襲バイオセンシングシステムの開発」（1994年）は筆者の博士論文タイトルで、呼気や涙液、汗を対象とした幾つかのバイオ/化学センサを開発し纏めた。当時はそれほど感じていなかったが今思えば、現代版トリコーダーをイメージして研究していたのかも知れない。その後、筆者の研究室では血糖値評価を目的とした「ソフトコンタクトレンズ型グルコースセンサ」や瞼結膜用の「経皮ガスセンサ」を開発した。最近ではBluetooth4.0を搭載したマウスガード型の無拘束バイオセンサを発表した。これらセンサは、口腔や結膜嚢などの体腔（body cavity）に装着することから“キャビタス・センサ(cavitas sensor)”と呼んでいる。医療用のimplantableでなく、腕時計のようなwearableでもない、「個人で着脱・維持管理が可能で、医療に資する化学情報を日常的に計測すること」を特長とする。他方、トリコーダーのように非接触計測を目標とし、生体ガス（呼気や皮膚ガス）用のバイオスニファ（biosniffer：生化学式ガスセンサ）を開発し、探嗅カメラ（sniff-cam）へと展開している。測定対象も口臭や体臭の成分に留まらず、疾病＆代謝成分（アセトン、トリメチルアミン等）や加齢成分（ノネナール等）のように、医療・ヘルスケアの指標を、無臭レベル(ppb又はsub-ppb)でリアルタイム且つ選択的に計測可能である。
　宇宙大作戦でのトリコーダーの利用方法はバッチ測定が中心であったが、“非侵襲”や“非接触”、“無拘束”の大きな利点は連続測定にある。病院等での検査とは異なり、生体情報の経時変化を日常計測することで、「時間という新たな質」が加わる。また空間情報が増えれば、“患部の特定”や“疾病の診断”が容易になる。化学センサは単なる分析装置でなく、時間的・空間的な化学情報を捉える小型デバイスであり、日常医療において今後その役割と期待度は一層、増すものと信じる。因みに、Dr.マッコイはトリコーダーをあまり信用せず、診察に使わなかった。23世紀までには、まだかなり時間がある。Dr.マッコイも信頼するような、現代版トリコーダーの早期開発が期待される。

To Japanese Contents　／　To English Contents

トピックス

This article demonstrates a novel sensing device, “Moisture sensor”. It distinguishes the size (> 0.5 μm) of moisture in the atmosphere, which is not possible with conventional hygrometer. This sensor was realized by using galvanic action and the semiconductor microfabrication technology. It detects galvanic current from two different metal electrodes with narrow gap in contact with water droplets from the air and therefore a response is quicker (<1 sec) than the general hygrometer and the active area of the sensor was small (<1 mm2), compared to particle size analyzer based on laser diffraction. Since this sensor can work as a galvanic cell, an external power supply is not required to drive it. Furthermore, the semiconductor microfabrication technology enables the sensor to have various structure, to be on LSI board and to be produced in low cost. The dimension of both water droplet and the electrodes is small enough to realize an electrochemical reaction field without diffusion limitation of dissolved oxygen on the cathode, leading to study the charge transferring step. This sensor is expected to have various application for the scientific and industrial purposes.

To Japanese Contents　／　To English Contents

Rapid and easy POCT devices have been playing a prominent role in disease diagnosis as well as in blood-glucose test and immune chromatography kits. However, there are still many issues which need to be addressed to expand test items, improve functions, and many other more. By developing functional biosensor chip devices that have rapid detection, high sensitivity, easy and simple handling, and mass producible, a new infrastructure in keeping a safe and secured society can be realized. Thus, the author are challenged to research and development of PCR chip devices and LSPR chip devices with POCT use in mind.

To Japanese Contents　／　To English Contents