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非接触・非拘束の生体組織光学定数測定法と筋疲労モニタリング

Research Project

Project/Area Number 18700408
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

庭山 雅嗣  Shizuoka University, 工学部, 准教授 (40334958)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords近赤外分光法 / ヘモグロビン / 酸素濃度 / 非接触 / 非拘束 / 筋組織
Research Abstract

腱鞘炎などの蓄積外傷性障害においては,血流状態が重要な要因であり,近赤外分光法(NIRS)を利用すれば血行動態や組織性状を把握し簡便に作業管理や診断するシステムができる可能性がある。
第一の目的は,実用性,簡便性向上のために筋肉や腱の状態を非接触で計測するための基礎を確立することであり,非接触で光学定数測定の定量性を確保するための理論・実測での検討を行う。
弟二の目的は,非拘束的に血液量と酸素濃度をモニタリングできるよう,小型化・ワイヤレス化を推進し,非接触と非拘束で幅広い用途へ適用できる可能性を示すことである。
前年度の理論解析(モンテカルロシミュレーション)により,光源から数cmの光強度分布を調べること(空間分解法)により,非接触でも深部の組織の吸収係数の絶対値を算出できる可能性が示されている。
今年度は,主にワイヤレス式の非拘束計測装置の試作と定量性の検証を行った。
装置の試作:装置は現有の非接触計測も可能な組織酸素モニタを基本とし,表面実装化した送受光回路とBlue-tooth通信回路を4×2.5×1.5cmの樹脂に組込み,非拘束での酸素濃度計測が可能となった。
定量性の検証:理論解析データをもとにして空間分解法で筋・腱組織の酸素濃度を定量化する演算式を求めた。試作した装置と演算式を用いてヒト血液を用いた模擬試料実験を行った結果,有線式以上の良好なSN比で高精度測定できることが明らかとなった。また,ヒトを対象とした実測でも,安静時の組織酸素飽和度は70%程度と妥当な測定結果を得た。2年の研究を通して,非接触計測と非拘束計測の基礎を確立することができた。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (10 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Non-invasive calibration method for pulse oximeters2008

    • Author(s)
      Norbert Stuban
    • Journal Title

      Periodica Polytechnica (In press)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Low perfusion limits of a wireless fetal pulse oximeter investigated by means of a fetal phantom2008

    • Author(s)
      Norbert Stuban
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments (In press)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Noncontact measurement of deep tissue absorption coefficient using spatially resolved near-infrared spectroscopy2007

    • Author(s)
      Masatsugu Niwayama
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering 2・4(In press)

    • NAID

      10025772350

    • Related Report
      2007 Annual Research Report 2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 空間分解NIRSを用いた筋組織酸素濃度計測における誤差要因とその補正法2007

    • Author(s)
      庭山 雅嗣
    • Journal Title

      脈管学 47・1

      Pages: 17-21

    • NAID

      10018916357

    • Related Report
      2007 Annual Research Report 2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation of a compact wireless pulse oximeter2007

    • Author(s)
      Norbert Stuban
    • Journal Title

      Proceedings of Inter-Academia 2007

      Pages: 1010-1017

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] The influence of prebe geometry on muscle oxygenation measurementusing spatially-resolved NIRS2007

    • Author(s)
      Shingo Sone
    • Journal Title

      Proceedings of SICE Annual Conference 2007

      Pages: 716-719

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Non-contact tissue oxygenation measurement using near-infrared spectroscopy2006

    • Author(s)
      Masatsugu Niwayama
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments 76

      Pages: 0731021-4

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical noise analysis of vibrometer using self-mixing signal associated with vibrating target2006

    • Author(s)
      Javril Bavogui
    • Journal Title

      Reports of the Graduate School of Electronic Science and Technology (Shizuoka University) 27

      Pages: 25-29

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Non-contact measurement of tissue absorption coefficient using spatially resolved near-infrared spectroscopy2006

    • Author(s)
      Hideaki Murata
    • Journal Title

      Proceedings of 5th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication

      Pages: 265-266

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical analysis of the conditions for achieving accurate displacement measurement using a self-mixing laser diode2006

    • Author(s)
      Javril Bavogui
    • Journal Title

      Proceedings of 5th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication

      Pages: 277-278

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学的測定装置, 光学的測定方法, 及び光学的測定プログラムを格納した記憶媒体2007

    • Inventor(s)
      庭山雅嗣
    • Industrial Property Rights Holder
      静岡大学学長
    • Filing Date
      2007-05-31
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学的測定装置、光学的測定方法、及び光学的測定プログラム2006

    • Inventor(s)
      庭山雅嗣
    • Industrial Property Rights Holder
      静岡大学学長
    • Industrial Property Number
      2006-152177
    • Filing Date
      2006-05-31
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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