スポーツトレーニングにおける最大乳酸定常状態のモニタリングのための自走式バイオセンサ

A Self-Powered Biosensor for Monitoring Maximal Lactate Steady State in Sport Training.

• Yupeng Mao
• Wen Yue
• Tianming Zhao
• MaiLun Shen
• Bing Liu
• Song Chen

抄録

運動中の最大乳酸定常状態(MLSS)をモニタリングするためのセルフパワー型バイオセンサーを開発し、トレーニングシステムをインテリジェントに支援することを目的としている。ポリフッ化ビニリデン(PVDF)/テトラポッド型ZnO(T-ZnO)/酵素修飾ナノコンポジットフィルムを効率的かつ費用対効果の高いプロセスで作製することを発表した。このセンサーは、テスターの皮膚表面に容易に取り付けることができます。圧電表面のカップリング効果により、このバイオセンサーは、非侵襲的な条件でリアルタイムに物理情報を監視・感知・分析することができ、電池なしで独立して動作します。圧電信号を能動的に出力することで、体の動き（関節角度の変化、運動時の周波数相対湿度）や生理情報（汗中の乳酸濃度の変化）を迅速かつ高感度に検出することができます。優れたプロスピードスケーター（男性）による実用化が実証されています。本研究の目的は、MLSS評価の効率化、圧電面結合効果とモーションモニタリング応用の開発促進、インテリジェントアシストトレーニングシステムの開発であり、人間のモーションモニタリングの新たな方向性を切り開いた。

A self-powered biosensor for monitoring the maximal lactate steady state (MLSS) during exercise has been developed for intelligently assisting training system. It has been presented to create poly (vinylidene fluoride) (PVDF)/Tetrapod-shaped ZnO (T-ZnO)/enzyme-modified nanocomposite film through an efficient and cost-effective fabrication process. This sensor can be readily attached to the skin surface of the tester. Due to the piezoelectric surface coupling effect, this biosensor can monitor/sense and analyze physical information in real-time under the non-invasive condition and work independently without any battery. By actively outputting piezoelectric signals, it can quickly and sensitively detect body movements (changes of joint angle, frequency relative humidity during exercise) and physiological information (changes of lactate concentration in sweat). A practical application has been demonstrated by an excellent professional speed skater (male). The purpose of this study is to increase the efficiency of MLSS evaluation, promote the development of piezoelectric surface coupling effect and motion monitoring application, develop an intelligently assisting training system, which has opened up a new direction for human motion monitoring.