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近赤外領域の陰性吸光度を利用した試薬レス在宅尿成分分析システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26282119
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関金沢大学

研究代表者

田中 志信  金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40242218)

研究分担者 小川 充洋  帝京大学, 理工学部, 准教授 (30322085)
野川 雅道  公立小松大学, 保健医療学部, 准教授 (40292445)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード尿成分計測 / 近赤外分光法 / 在宅ヘルスケア / 糖尿病 / 近赤外LED / 試薬レス / 近赤外マルチチップLED / 近赤外マルチチップLED / 光路長可変セル / 高血圧 / 慢性腎臓病
研究成果の概要

生活習慣病関連の医療費削減に貢献すべく、糖尿病と高血圧症の一次予防及び慢性腎臓病の進行抑制に有用となる光学式の在宅尿成分分析システム開発を最終目標とし、尿中の有機成分(尿糖、尿素、クレアチニン)に加えて無機成分(塩化ナトリウム)をも試薬を一切用いずに単一の方法(近赤外吸光度計測法)で濃度推定可能とする方法を考案した。具体的には、高価な分光器を必要とせず10波長程度の近赤外LEDアレイと光検出器という簡易・低廉なシステム構成とするために、近赤外領域における水溶液の陰性吸光度を積極的に利用し、各成分を10以下の波長数で濃度推定可能な至適波長組合せを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、6~7種類の波長の近赤外光を用いて、尿中のグルコース、尿素、NaClおよびクレアチニンの濃度を推定可能な最適な波長組合せを決めることが出来た。これにより近赤外LEDを光源とした簡易な光学式尿成分計測システム具現化の端緒が開かれ、生活習慣病予防のためのホームヘルスケアシステムとしての応用が期待される。さらに、得られたデータから一日のタンパク摂取量の指標となる尿素/クレアチニン比や、一日の塩分摂取量の指標となるNaCl/クレアチニン比が算出可能で、近年普及の著しい臨床現場即時検査(POCT)用の装置としての適用も期待できる。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Reagentless Estimation of Urea and Creatinine Concentrations Using Near-Infrared Spectroscopy for Spot Urine Test of Urea-to-Creatinine Ratio2018

    • 著者名/発表者名
      Ikuto Suzuki, Mitsuhiro Ogawa, Kimihiro Seino, Masamichi Nogawa, Hisashi Naito, Ken-ichi Yamakoshi, Shinobu Tanaka
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 7 号: 0 ページ: 72-81

    • DOI

      10.14326/abe.7.72

    • NAID

      130006687630

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] コロイド粒子系における古典的密度汎関数法を用いた血液の光散乱特性の導出2018

    • 著者名/発表者名
      野川 雅道、田中 志信
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 4 ページ: 458-466

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.458

    • NAID

      130006712218

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 近赤外分光法を用いた光学式尿成分分析システムの開発-LED光源を想定した濃度予測精度の推定-2017

    • 著者名/発表者名
      清野 公宏, 鈴木 郁斗, 野川 雅道, 五十嵐 朗, 内藤 尚, 小川 充洋, 山越 憲一, 高田 重男, 田中 志信
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55Annual 号: 5PM-Abstract ページ: 460-460

    • DOI

      10.11239/jsmbe.55Annual.460

    • NAID

      130006077135

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of an optical system for multi-component analysis of urine for home healthcare -Reduction of the number of wavelength for concentration estimation-2016

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K. Yamakoshi, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of 38th Annual International IEEE EMBS Conference

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 在宅健康管理のための光学式尿成分計測システムの試作 -LEDシステム移行を考慮した使用波長数削減の検討-2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 郁斗, 野川 雅道, 内藤 尚, 小川 充洋, 高田 重男, 山越 憲一, 田中 志信
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 54Annual ページ: 405-405

    • NAID

      130005285541

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of an optical monitoring system of urine substances for home healthcare2015

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, I. Suzuki, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K.Yamakoshi
    • 雑誌名

      Shortpapers of the 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of an optical system for multi-component analysis of urine for Home Healthcare2015

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K.Yamakoshi, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of the 12th International Conference on Ubiquitous Healthcare (u-Healthcare2015)

      巻: - ページ: 28-28

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 在宅健康管理のための光学式尿成分計測システムの開発ー高尿糖サンプルを用いた濃度予測精度の検討ー2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁斗、森本尚央、野川雅道、内藤 尚、小川充洋、山越憲一、高田重男、田中志信
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 53(特別号) ページ: 278-278

    • NAID

      130005163867

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] 在宅健康管理のためのトイレ内蔵型光学式尿中成分計測システムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      森本尚央、田中志信、野川雅道、山越憲一、小川充洋
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 52 号: Supplement ページ: O-17-O-18

    • DOI

      10.11239/jsmbe.52.O-17

    • NAID

      130004695770

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 非侵襲血中成分計測のための球状拡散反射面を用いた高感度光電容積脈波検出法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      清原大樹、永井 孝、李 知炯、松村健太、ピーター・ロルフ、山越憲一、田中直登、山越康弘、田中志信、野川雅道、山越健弘
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 52 号: Supplement ページ: O-518-O-519

    • DOI

      10.11239/jsmbe.52.O-518

    • NAID

      130004695889

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] パルスオキシメータにおける採血を必要としない更正法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      鷲尾太一,野川雅道,内藤 尚,田中志信
    • 雑誌名

      計測自動制御学会 ライフエンジニアリング部門シンポジウム2014論文集

      巻: 29

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A reagent-less system for monitoring Urinary multi-components using near infrared spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, K. Seino, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K. Yamakoshi, S. Tanaka
    • 学会等名
      40th Annual International Conference of The IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外分光法を用いた光学式尿成分分析システムの開発―総当たり解析による至適波長と組み合わせの選定―2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁斗,清野公宏,野川雅道,内藤尚,五十嵐朗,小川充洋,山越憲一,高田重男,田中志信
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光学式簡易尿成分計測システムの開発ーLED光源化を目指した最適波長組合せの検討ー2018

    • 著者名/発表者名
      清野公宏,鈴木郁斗,野川雅道,五十嵐朗,内藤尚,小川充洋,山越憲一,高田重男,田中志信
    • 学会等名
      日本生体医工学会北陸支部大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] An optical system for monitoring urine components for home healthcare - Accuracy assessment using urine from multiple diabetic subjects2017

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, K. Seino, M. Nogawa, H. Naito, A. Ikarashi, M. Ogawa, K. Yamakoshi, and S. Tanaka,
    • 学会等名
      39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外分光法を用いた光学式尿成分分析システムの開発-LED光源を想定した濃度予測精度の推定-2017

    • 著者名/発表者名
      清野 公宏, 鈴木 郁斗, 野川 雅道, 五十嵐 朗, 内藤 尚, 小川 充洋, 山越 憲一, 高田 重男, 田中 志信
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of an optical system for multi-component analysis of urine for home healthcare -Reduction of the number of wavelength for concentration estimation-2016

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K. Yamakoshi, S. Tanaka
    • 学会等名
      38th Annual International IEEE EMBS Conference
    • 発表場所
      Orlando, FL. USA
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 在宅健康管理のための光学式尿成分計測システムの試作 -LEDシステム移行を考慮した使用波長数削減の検討-2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 郁斗, 野川 雅道, 内藤 尚, 小川 充洋, 高田 重男, 山越 憲一, 田中 志信
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2016-04-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of an optical system for multi-component analysis of urine for Home Healthcare2015

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K.Yamakoshi, S. Tanaka
    • 学会等名
      12th International Conference on Ubiquitous Healthcare (u-Healthcare2015)
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an optical monitoring system of urine substances for home healthcare2015

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, I. Suzuki, M. Nogawa, H. Naito, M. Ogawa, K.Yamakoshi
    • 学会等名
      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Milan, Italy
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 在宅健康管理のための光学式尿成分計測システムの開発ー高尿糖サンプルを用いた濃度予測精度の検討ー2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁斗、森本尚央、野川雅道、内藤 尚、小川充洋、山越憲一、高田重男、田中志信
    • 学会等名
      第54回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 在宅健康管理のための光学式尿成分計測システムの試作2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁斗,森本尚央,田中志信,内藤尚,野川雅道,山越憲一,小川充洋
    • 学会等名
      平成26年度 日本生体医工学会北陸支部大会
    • 発表場所
      CiCビル、富山市
    • 年月日
      2014-12-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パルスオキシメータにおける採血を必要としない更正法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      鷲尾太一,野川雅道,内藤 尚,田中志信
    • 学会等名
      計測自動制御学会 ライフエンジニアリング部門シンポジウム2014
    • 発表場所
      金沢大学、金沢市
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 在宅健康管理のためのトイレ内蔵型光学式尿成分計測システムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      森本尚央、田中志信、野川雅道、山越憲一、小川充洋
    • 学会等名
      第53回 日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター、仙台市
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 非侵襲血中成分計測のための球状拡散反射面を用いた高感度光電用容積脈波検出法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      清原大樹、永井 孝、李 知炯、松村健太、ピーター・ロルフ、山越憲一、田中直登、山越康弘、田中志信、野川雅道、山越健弘
    • 学会等名
      第53回 日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター、仙台市
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 金沢大学理工研究域 人間適応制御研究室 研究紹介

    • URL

      http://www.me.se.kanazawa-u.ac.jp/biomed/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 金沢大学理工研究域 人間適応制御研究室

    • URL

      http://www.me.se.kanazawa-u.ac.jp/biomed/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 金沢大学 大学院自然科学研究科 人間適応制御研究室

    • URL

      http://www.me.se.kanazawa-u.ac.jp/biomed/top.htm

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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