2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of transcutaneous optical measurement of blood particulate concentration for non-invasive monitoring of blood components
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20K12685
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
加藤 祐次 北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (50261582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 孝一 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授(任期付) (30125322)
橋本 守 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (70237949)
松村 健太 富山大学, 学術研究部医学系, 講師 (30510383)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 血中脂質濃度 / 無侵襲計測 / 後方散乱光 / 近赤外光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の大きな目標である血中中性脂肪濃度の無侵襲光学計測の実現のため、計測手法は生体透過性の高い可視から近赤外の波長領域での後方散乱光の空間分解計測を基礎としている。前年度まで、計測対象の一つとしている前腕部静脈の数値モデルに対するモンテカルロ・シミュレーションにより、静脈の形状・位置に対して光源と検出器の距離を調整する必要性が分かったため、センサー配置の最適化について検討した。また、推定アルゴリズム精度のさらなる向上のため、静脈が走行していない箇所での周囲媒質のみの光学特性推定を組み合わせて、個人差や計測箇所による変動を抑えたロバスト性の向上を進めた。さらに、メディカルフォトニクス社の協力により試作機を用いて、これまで準備してきた実験ファントムを用いて実測し、シミュレーションや光拡散理論と比較検討を行った。その結果シミュレーションで検討してきた推定アルゴリズムに対して修正指針を得た。
一方、毛細血管を対象とした光電式脈波計測法の応用について、スマートフォンアプリおよび多色のLEDとPDからなる計測モジュールを用い、前年度までの検討を踏まえて接触圧力をコントロールしつつ、脂肪食摂取前後の光電脈派信号の変化について評価した。その結果、現状では脂質濃度変化に対する光電脈波信号の変化は見出すことはできなかった。今後、脈波信号の解析について単純な信号強度の変化のみではなく、周波数解析等による解析を要することが課題となった。さらに、ハードウェア面で通常の光電脈波計測のみならず、干渉法に基づくスペックル計測法の適用等の計測法の拡張についても今後の課題とし、基礎実験データを得た。
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