スクリーン印刷に適合した酵素インクの開発が新たな波を起こす

スクリーン印刷対応の酵素インクがもたらす新たな可能性

東京理科大学の研究チームが開発した新しい「水系酵素インク」は、スクリーン印刷によって酵素電極をワンステップで製造できる技術を確立しました。この画期的なインクは、酵素、炭素材料、メディエーター、増粘剤、結着剤が一体化されており、多くの応用が期待されています。

壮大な背景と必要性

近年、ウェアラブルセンサは、心拍数や体温、汗中の成分を連続的に測定できる技術として注目を集めていますが、これらは安定した電源供給が課題とされています。そのため、バイオ燃料電池技術の発展が求められています。体液中の乳酸やグルコースを電気エネルギーに変換する酵素バイオ燃料電池は、外部電源を必要としない自己給電型デバイスの実現に寄与する可能性を秘めています。

新たな技術のポイント

従来、酵素やメディエーターを別工程で扱うため、電極製造の工程は複雑で効率的ではありませんでした。この問題を解決するために、酵素を含む水系インクの開発が行われました。このインクを使用することで、印刷と同時に酵素の機能を維持できる電極が製造可能となります。さらに、酸素を使用するカソード側の電極も印刷できることが実証され、技術的なハードルをクリアしました。

開発成果

この新しい技術により、性能が安定し、長時間の動作が可能なバイオ燃料電池が開発されました。開回路電圧は0.63 V、最大電力密度は165 μW/cm²に達し、ウェアラブルデバイスにおける実用性が期待されています。また、このインクは乳酸濃度が実用範囲内であっても高い感度を維持する特性を持っています。

幅広い応用の期待

この酵素インク技術は、医療や環境モニタリング、スポーツ分野における新しいセンサデバイスへの応用が可能です。特に、トレーニングや健康管理、異変の早期発見のためのデバイスへの期待が高まっています。重さや設置の煩雑さから解放されたセンサは、ユーザーにとって更なる利便性をもたらすことでしょう。

今後の展望

研究チームは、この技術が実現することで、交換可能な電池に頼らないウェアラブルセンサの開発が進むと期待しています。特に、安全で安心な社会を目指すために、「身に着けるだけで健康を見守るセンサ」としての存在が重要視されています。このように、技術の進展が持つ潜在能力は計り知れず、研究の進展が待たれます。

この成果は、2026年2月6日に国際学術誌「ACS Applied Engineering Materials」に掲載され、その実用化に向けた期待感が高まっています。研究を主導した四反田准教授は安全で安心な社会の実現に寄与することを目指し、さまざまな分野での活用を模索しています。今後の展開に注目が集まります。

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