近赤外レ-ザ-光を用いる生体酵素代謝の無侵襲測定、特に本法の臨床応用をめざして

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01480337
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 田村 正秀 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (30001887)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 守 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (80089888) ; 久保 良彦 旭川医科大学, 医学部, 教授 (70000990)
• Keywords: 近赤外光 / 半導体レ-ザ- / 近赤外分光装置 / 酸化ヘモグロビン量 / 血液量 / チトクロ-ム・オキシダ-ゼ / 酸素代謝の無侵襲測定 / 新しい技術

Research Abstract

1.高感度近赤外分光測定装置の試作:脳、四肢筋肉組織など血液に含まれる酸化および還元ヘモグロビン量、全ヘモグロビン量を光を用い無侵襲に測定する事を目的に多目的分光装置の開発を試みた。光源に4個の半導体レ-ザ-素子を用い、4波長レ-ザ-光を順次に組織に照射しその透過または反射光をシリコン受光素子で検出する方式を採用した。用いた近赤外レ-ザ-素子の波長、出力特性などは後に公表するが、約10cmの厚さを有す生体組織の透過測定を目的としている。この4波長の組織吸光変化を受光素子で感知増巾の後に組織ヘモグロビン、およびチトクロ-ム酸化酵素の吸収変化として標示するため独自に決定した測定式を用いた。この演算測定式の詳細はその原理および算出方法などを含めすでに報告した(代表者文献参照されたい)。
2.非侵襲センサ-の試作:集光したレ-ザ-光を石英ファイバ-で導光し、プリズムを用いて皮膚面を直角に照射せしめた。この目的で小型軽量の送光用プロ-ブを試作した。受光には1.0×1.0×0.4cm大の受光素子を内蔵した軽量接着性に優れた光センサ-を工夫した。
3.ヒト赤血球を対象に780、805、830mmの近赤外3波長を用いるより安定した測定法(臨床応用をめざした)を検討し、ラットを用いたin vivo検定で満足すべき結果を得た。
4.低出力レ-ザ-を用いた基礎的検討により、ヒトの四肢筋肉内血液量、酸化ヘモグロビン量などの測定に成功し、実用化に大きく近づいた。
5.以上の成果の一部は第27回日本人工臓器学会、第7回国際人工臓器学会などに口頭発表した。
6.今後の課題として脳、筋肉チトクロ-ム(aa3)の酸素濃度の正確な測定法の開発と臨床使用における安全性の確立などが挙げられる。

Research Products

• [Publications] 田村正秀: "上行弓部大動脈瘤の手術とくに術中脳循環モニタ-を中心に" 日本心臓血管学会誌. 19. 308-311 (1989)
• [Publications] 田村正秀: "近赤外分光法を用いる無侵襲生体計測特に新しい定量的測定法について" 呼吸と循環. 37. 997-1002 (1989)
• [Publications] 田村正秀: "近赤外レ-ザ-を用いる無侵襲生体計測とくに本法の臨床応用をめざして" 人工臓器. 18. 1573-1580 (1989)
• [Publications] 田村正秀: "ショックとミトコンドリヤ機能近赤外生体計測法を用いての検討" 呼吸と循環. 38. (1990)