高感度分析による呼気診断解析システムの開発と臨床応用

• 研究課題/領域番号: 21240057
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 独立行政法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 下内 章人 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (80211291)
• 研究分担者: 近藤 孝晴 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (20135388)
• 連携研究者: 溝上 員章 (株)日本エイピーアイ, 代表取締役社長 (40520630)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2012年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2011年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2010年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2009年度: 21,710千円 (直接経費: 16,700千円、間接経費: 5,010千円)
• キーワード: 呼気 / 質量分析 / 生活習慣 / 分析法 / 生体ガス / 低分子ガス / 呼気スペクトラム / 生体ガス処理 / 非侵襲的診断 / 自己組織化マップ / 高感度呼気分析 / 大気圧イオン化質量分析 / 呼吸回路 / 生体ガス濃縮 / 呼気診断

研究成果の概要

呼気中には生体由来の代謝産物が多く含まれ，その大部分は低分子微量化合物である．呼気微量ガス成分中には病態生理に関わる種々の生体内代謝情報が含まれるものと考えられる．本研究では独自開発の高感度分析用呼気採取法と高感度質量分析法を用い，予備調査で集積した成人の呼気データをもとに生活習慣ならびに代表的な呼気成分パターンを明らかした．さらに，この調査結果をもとに生体ガスコホート調査を開始した．他方，生体内活性酸素の非侵襲的検査法と簡易型呼気水素計測装置の開発した．また動物モデルを用いて低分子ガスの生体内分布や水素分子の抗酸化ストレス作用を評価した．

研究成果

• [雑誌論文] 呼気ガス医療診断の現状と課題，今後の展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下内章人, 近藤孝晴
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 83 ページ: 26-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular hydrogen consumption in the human body during the inhalation of hydrogen gas (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Mizukami T, Che DC, Shirai M.
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol 巻: 789 ページ: 315-321
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-7411-1_42
  • ISBN: 9781461472568, 9781461474111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emanation of hydroxyl radicals from human skin (2013)
  • 著者名/発表者名: Che DC, Shimouchi A, Mizukami T, Nose K, Seiyama A, Kasai T.
  • 雑誌名: IEEE Sensors J 巻: 13 ページ: 1223-1227
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Throughput Separation Assay for NO Metabolites in Blood Using Microfluidic Electrophoresis (2013)
  • 著者名/発表者名: Wakida S, Miyado T, Shimazu K, ShibutaniY, Mizukami T, Nose K, Shimouchi A
  • 雑誌名: ECS Trans 巻: 50 ページ: 165-170
  • 査読あり
• [雑誌論文] 携帯型呼気水素計測器の開発と臨床使用経験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 利川寶，下内章人，池田大祐，鈴木登，大槻知佐，木村郁彦
  • 雑誌名: 安定同位体と生体ガス 巻: 5 ページ: 7-13
  • NAID: 40020354260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insufflation of hydrogen gas restrains the inflammatory response of cardiopulmonary bypass in a rat model. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii Y, Shirai M, Inamori S, Shimouchi A, Sonobe T, Tsuchimochi H, Pearson JT, Takewa Y, Tatsumi E, Taenaka Y.
  • 雑誌名: Artif Organs. 巻: 37 号: 2 ページ: 136-141
  • DOI: 10.1111/j.1525-1594.2012.01535.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] H(2) mediates cardioprotection via involvements of K(ATP) channels and permeability transition pores of mitochondria in dogs (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Asanuma H, Sasaki H, Sanada S, Yamazaki S, Asano Y, Shinozaki Y, Mori H, Shimouchi A, Sano M, Asakura M, Minamino T, Takashima S, Sugimachi M, Mochizuki N, Kitakaze M.
  • 雑誌名: Cardiovasc Drugs Ther. 巻: 26 号: 3 ページ: 217-226
  • DOI: 10.1007/s10557-012-6381-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of molecular hydrogen consumption in the human whole body after the ingestion of hydrogen-rich water (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Shirai M, Kondo T.
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol. 巻: 737 ページ: 245-250
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-1566-4_36
  • ISBN: 9781461415657, 9781461415664
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of molecular hydrogen consumption in the human whole body after the ingestion of hydrogen-rich water (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Shirai M, Kondo T
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol 巻: 737 ページ: 245-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Rho-kinase signaling and endothelial dysfunction in modulating blood flow distribution in pulmonary hypertension (2011)
  • 著者名/発表者名: Schwenke DO, Pearson JT, Sonobe T, Ishibashi-Ueda H, Shimouchi A, Kangawa K, Umetani K, Shirai M
  • 雑誌名: J Appl Physiol 巻: 110 ページ: 901-908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monitoring breath hydrogen using thermoelectric sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: Shin W, Nishibori N, Izu N, Itoh T., Matsubara I, Nose K, Shimouchi A
  • 雑誌名: Sensor Letters 巻: 9 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] A tracer analysis study on the distribution and oxidization of endogenous carbon monoxide in the human body.:, 2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawano M, Shimouchi A.
  • 雑誌名: J Clin Biochem Nutr 巻: 47 ページ: 107-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Factors relating to life satisfaction and subjective healthy feelings in respiratory patients during home oxygen therapy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Morimoto T., Shimouchi A.
  • 雑誌名: J Info Behav health Welfare 巻: 1 ページ: 5-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Breath and Skin Gases Emanating during Exercise using an Original Biogas Sampling System connected to an Atmospheric Pressure lonization Mass Spectrometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Shirai M.
  • 雑誌名: IEEE Sensors Journal 巻: 10 ページ: 85-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素ガス吸入における皮膚ガス水素の動態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野瀬和利, 下内章人, 山口誠, 石黒洋, 近藤孝晴
  • 雑誌名: 安定同位体と生体ガス 巻: 2(1) ページ: 35-39
  • NAID: 40018999097
  • 査読あり
• [雑誌論文] 呼気中アセトン濃度の変動についての基礎データの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 垣津奈美, 永峰康一郎, 近藤孝晴, 下内章人, 野瀬和利, 加賀屋みえ子
  • 雑誌名: 安定同位体と生体ガス 巻: 2(1) ページ: 40-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Breath and Skin Gases Emanating during Exercise using an Original Biogas Sampling System connected to an Atmospheric Pressure Ionization Mass Spectrometer. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Shirai M
  • 雑誌名: IEEE Sensors Journal 10 ページ: 85-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breath hydrogen produced by ingestion of commercial hydrogen water and milk. (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Yamaguchi M, Ishiguro H, Kondo T.
  • 雑誌名: Biomarker Insights 4 ページ: 27-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of dietary turmeric on breath hydrogen (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Takaoka M, Hayashi H, Kondo T.
  • 雑誌名: Dig Dis Sci 54 ページ: 1725-1729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apical Cl^-/HCO_3^-exchanger stoichiometry in the modeling of HCO_3^- transport by pancreatic duct epithelium. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M, Ishiguro H, Steward M, Sohma Y, Yamamoto A, Shimouchi A, Kondo T.
  • 雑誌名: J.Med.Invest. 56 ページ: 25-328
  • 査読あり
• [学会発表] Breath hydrogen may be an anti-oxidative biomarker (2014)
  • 著者名/発表者名: Akito Shimouchi, Tomoe Mizukami, Naoya Jinno, Kentaro Taniguchi, Kazutoshi Nose, Takaharu Kondo
  • 学会等名: 17th Biennial Meeting of Society for Free Radical International
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Hydrogen Consumption in the Human Body during the Inhalation of Hydrogen Gas (2013)
  • 著者名/発表者名: Akito Shimouchi, Kazutoshi Nose, Tomoe Mizukami, Dock-Chil Che, Mikiyasu Shirai
  • 学会等名: 日本呼吸器学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Possible clinical significance of breath hydrogen monitoring as an anti-oxidative biomarker (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Kondo T.
  • 学会等名: Breath Analysis Summit 2013
  • 発表場所: Saarbruecken, Germany
• [学会発表] Increases in Breath Carbon Oxide during Night Sleep are associated with Deterioration of Mental Health Conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Akito Shimouchi, Tomoe Mizukami, Kazutoshi Nose, Kentaro Taniguchi.
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 水素水飲水ならびに低濃度水素ガス吸入に伴う水素消費の定量 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下内章人，水上智恵，野瀬和利，蔡徳七，白井幹康，近藤孝晴
  • 学会等名: 分子状水素医学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 水素水摂取に伴う水素消失と生体内活性酸素種生成量の間接的推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下内章人
  • 学会等名: 日本衛生学会シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 呼気水素の日内変動と携帯型呼気水素計測器の使用経験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下内章人，細田享平，水上智恵, 野瀬和利，利川寶
  • 学会等名: 第４回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 有精鶏卵の卵殻膜気孔におけるガス透過性の分子量依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下内章人，水上智恵，野瀬和利
  • 学会等名: 日本分析化学会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] 水素水を利用した生体内活性酸素種生成の間接的定量法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下内章人，野瀬和利，水上智恵，白井幹康，近藤孝晴
  • 学会等名: 日本酸化ストレス学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Molecular Hydrogen Consumption in the Human Whole Body during Inhalation of Hydrogen Gas (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Mizukami T, Che D-C, Shirai M, Kondo T
  • 学会等名: International Society of Oxygen Transport to Tissues
  • 発表場所: ベルギー
• [学会発表] 水素水飲水に伴う生体内水素消費量の計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下内章人, 野瀬和利, 水上智恵, 白井幹康, 近藤孝晴
  • 学会等名: 日本安定同位体生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東邦大学(東京)
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] 生体と雰囲気のマスバランスを考慮した呼気微量ガス成分の評価法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下内章人, 野瀬和利, 水上智恵
  • 学会等名: 日本分析化学会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Estimation of Molecular Hydrogen Consumption in the Human Whole Body after the Ingestion of Hydrogen-Rich Water (2011)
  • 著者名/発表者名: Akito Shimouchi, Kazutoshi Nose, Tomoe Mizukami, Mikiyasu Shirai, Takaharu Kondo
  • 学会等名: 第15回酸素ダイナミクス研究会
  • 発表場所: 佐賀大学(佐賀市)
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] ウコン含有食品の呼気水素上昇作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下内章人
  • 学会等名: 日本酸化ストレス学会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2011-07-02
• [学会発表] 腸内嫌気性醗酵に伴う水素分子の抗酸化ストレス機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下内章人
  • 学会等名: 日本酸化ストレス学会シンポジウム
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2011-07-02
• [学会発表] Variabilities of physicochemical characteristics of the skin conditions in humans (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawamura A, Nose K, Hayashi H, Nishi N, Shirai M, Shimouchi A.
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] 水素ガス吸入における皮膚ガス水素の動態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野瀬和利, 下内章人, 山口誠, 石黒洋, 近藤孝晴
  • 学会等名: 第2回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 運動による呼気中アセトン濃度の変動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 垣津奈美, 永峰康一郎, 近藤孝晴, 下内章人, 野瀬和利, 加賀谷みえ子
  • 学会等名: 第2回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 自由行動下における呼気水素変動に関する探索的事例検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 細田享平, 岩本健司, 野瀬和利, 下内章人
  • 学会等名: 第2回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 内因性COの組織間信号伝達に関する13COを用いた基礎的検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澤野誠, 下内章人
  • 学会等名: 第2回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 乳製品嗜好・牛乳摂取による呼気水素と酸化ストレスの関係 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下内章人, 野瀬和利, 近藤孝晴
  • 学会等名: 第2回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] A preliminary study of the influence of aerobic exercises on breath acetone (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Nagamine, Nami Kakitsu, Takaharu Kondo, Akito Shimouchi, Kazutoshi Nose
  • 学会等名: Exhaled Breath Analysis : From Sensors to Devices and Applications
  • 発表場所: Barga, Italy
• [学会発表] Estimation of oxygen radical production in the human whole body by molecular hydrogen consumption after the Ingestion of hydrogen-rich water (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimouchi A, Nose K, Shirai M, Kondo T
  • 学会等名: The International Society on 02 Transport to Tissue 2010
  • 発表場所: Ascona, Switzerland
• [学会発表] 運動負荷に伴う呼気・皮膚ガス微量成分の動態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 下内章人, 野瀬和利, 白井幹康
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
• [図書] 「からだと酸素の事典」酸素ダイナミクス研究会編(質量分析) (2009)
  • 著者名/発表者名: 野瀬和利, 下内章人
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 「からだと酸素の事典」酸素ダイナミクス研究会編(低酸素性肺血管攣縮) (2009)
  • 著者名/発表者名: 下内章人, 白井幹康
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考] 心臓生理機能部 生体ガスによる非侵襲的診断法の開発と臨床応用
  • URL: http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/cardiac_physiology/studium_b.html
• [備考] 国立循環器病研究センター
  • URL: http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/cardiac_physiology/studium_b.html
• [備考]
  • URL: http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/cardiac_physiology/cp_003.html
• [備考]
  • URL: http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/cardiac_physiology/cp_003.html
• [産業財産権] 生体内活性酸素種の測定法 (2012)
  • 発明者名: 下内章人，野瀬和利，水上智恵，利川寶
  • 権利者名: 独立行政法人国立循環器病研究センター，株式会社タイヨウ
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-171570
  • 出願年月日: 2012-08-04
• [産業財産権] 体表ガス中の活性酸素測定装置及び測定方法 (2012)
  • 発明者名: 蔡徳七, 下内章人, 溝上員章
  • 権利者名: 大阪大学学長名, 国立循環器病研究センター総長名, 株式会社日本エイピーアイ
  • 産業財産権番号: 2012-071189
  • 出願年月日: 2012-03-27
• [産業財産権] 生体内活性酸素推定法 (2010)
  • 発明者名: 下内章人, 野瀬和利
  • 権利者名: ヒューマンサイエンス振興財団
  • 産業財産権番号: 2010-235771
  • 出願年月日: 2010-10-20
• [産業財産権] 腸内醗酵抑制剤 (2009)
  • 発明者名: 下内章人, 野瀬和利, 利川寶
  • 権利者名: 国立循環器病センター総長名利川寶
  • 産業財産権番号: 2009-118745
  • 出願年月日: 2009-05-14