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2005 年度 実績報告書

生体非線形光学を利用した高度非接触皮膚診断システムの開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 16300155
研究機関大阪大学

研究代表者

安井 武史  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (70314408)

研究分担者 福島 修一郎  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40362644)
荒木 勉  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50136214)
東野 義之  奈良県立医科大学, 医学科, 教授 (40075023)
秀 道広  広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (50284188)
キーワードコラーゲン / エラスチン / 真皮 / 非線形光学効果 / 第2高調波発生光 / フェムト秒レーザー / 2光子蛍光
研究概要

本研究では、非常に高い瞬時ピークパワーを有するフェムト秒(=10の-15乗秒)パルスレーザー光によって誘起される『真皮の非線形光学効果』に着目し、皮膚真皮診断の非破壊・非接触リモート・経皮測定化と同時に診断そのものの高度化を実現することを目的とする。ここでは、フェムト秒パルスレーザー光を表皮越しで真皮に入射時、真皮のみが有する2つの非線形光学特性により発生する真皮内コラーゲン線維由来の第2高調波発生光(コラーゲンSHG光)とエラスチン線維由来の2光子励起自己蛍光を用いて、皮膚科学と関連の深いコラーゲン線維配向及びエラスチン線維架橋の3次元分布情報をそれぞれ抽出し、皮膚真皮診断の高度化に活用する。
本年度は、老化と火傷という代表的な皮膚疾病に対してコラーゲンSHGイメージング法を適用しその有用性の評価を行った。皮膚の老化診断に関しては、自然老化及び光老化させたマウス皮膚切片サンプルを準備し、真皮コラーゲン線維のSHGイメージを取得した。その結果、自然老化マウスでは真皮全般においてSHG強度が減少したが、これは自然老化に伴うコラーゲン産生量低下によるものと考えられる。一方、光老化マウスでは、真皮上層部のみにおいてSHG強度が確認され、これは紫外線照射に伴うコラーゲン分解酵素の産生が原因と考えられる。火傷診断に関しては、コラーゲン分子(ポリペプチド鎖3重螺旋構造)の非中心対称性構造に起因して発生するコラーゲンSHG光が、火傷(熱変性)に伴う非中心対称から中心対称への構造変化を敏感に反映し、減少及び消失するという特徴を利用する。鶏皮及び豚皮サンプルに対して様々な程度の火傷を作成し、深さ分解SHGイメージングした結果、火傷診断において重要な火傷面積及び火傷深度の計測に本手法が有効であることを確認した

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Optical glucose monitoring based of femtosecond two-color pulse interferometry2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Hori
    • 雑誌名

      Optical Review 13・1

      ページ: 29-33

  • [雑誌論文] Observation of collagen fiber structure in dermis tissue by a second-harmonic-generation microscope2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yasui
    • 雑誌名

      Proceeding of The International Society for Optical Engineering 5860

      ページ: 586000

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Second-harmonic-generation imaging of collagen fiber in dermis tissue2005

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ito
    • 雑誌名

      Proceeding of International Conference on Quantum Electronics 2005 and the Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics 2005

      ページ: 1000-1001

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Observation of collagen and fibroblast with a second-harmonic-generation microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Nakayama
    • 雑誌名

      Proceedings of the Second Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics

      ページ: 32

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Tomographic imaging of collagen fiber orientation in human tissue using depth-resolved polarimetry of second-harmonic-generation light2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yasui
    • 雑誌名

      Optical and Quantum Electronics 37・13-15

      ページ: 1397-1408

  • [雑誌論文] フェムト秒レーザーを利用した高機能生体計測2005

    • 著者名/発表者名
      荒木 勉
    • 雑誌名

      応用物理 74・6

      ページ: 731-735

  • [産業財産権] 培養組織試料の評価方法およびそれを用いた培養組織の製造方法2005

    • 発明者名
      福島 修一郎, 安井 武史, 荒木 勉
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権番号
      特願2005-209053
    • 出願年月日
      2005-07-19

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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