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2019 年度 実績報告書

赤外ATR測定による非侵襲血糖測定の精度向上のための糖代謝機序解明の試み

研究課題

研究課題/領域番号 17K01403
研究機関東北大学

研究代表者

木野 彩子  東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (30536082)

研究分担者 松浦 祐司  東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード糖代謝機序 / 非侵襲血糖値測定 / 中赤外ATR
研究実績の概要

フーリエ変換赤外分光器と減衰全反射(ATR)プリズムとの組み合わせによる,非侵襲血糖値測定システムのさらなる特性改善のため,細胞間質液中の(リン酸)グルコースおよびグリコーゲンの濃度変化を口唇粘膜の赤外分光法により連続的に取得し,この結果と採血により測定した血糖値の時間変動との相関を解析することにより,血糖値測定における糖輸送/代謝の個人差およびその影響の除去を試みた.
糖吸収の指紋領域950-1200㎝-1全体について,摂食後の吸収強度増分の推移を採血による血糖値に対応させる形で解析を行ったところ,摂食開始前の時点で血糖値が平常であるにも関わらず高い吸収強度を示す場合が散見された.口唇で得られる吸収スペクトル増分は複数の糖代謝中間生成物由来の吸収が重畳して形成されるが,摂食直前の口唇粘膜細胞内には主に多糖グリコーゲンが貯蔵されており,高い糖吸収強度を示すことが原因であるとわかった.さらに,当初は考慮されていなかった糖類以外の脂質やタンパク質成分についても,摂食物の内容によってはこの波数帯域に看過できない割合の吸収の重畳があり,これらの影響の除去についても検討が必要であることがわかった.各代謝生成物成分のリファレンススペクトルを説明変数とした重回帰分析を適用し,各々の濃度変動を摂食前後の経過時間について追跡/吸収強度に影響を与える目的外成分を分離除去することで,より精度の高い血糖値回帰モデルの構築が可能となった.
また,多数の被験者による連続的な吸収スペクトル取得を想定し,摂食物の直接的な影響や連続測定時の変動の低減を目的として,測定対象部位を従来の口唇から耳たぶや指先へと変更し,部位による取得データの差異の分析を行った.この結果,糖類由来の吸収スペクトル強度の摂食後時間変化の顕出については,常に皮脂に覆われる傾向にある耳たぶよりも指先の方が適していることがわかった.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Accuracy Improvement of Blood Glucose Measurement System Using Quantum Cascade Lasers2019

    • 著者名/発表者名
      Koyama Takuya、Kino Saiko、Matsuura Yuji
    • 雑誌名

      Optics and Photonics Journal

      巻: 09 ページ: 155~164

    • DOI

      10.4236/opj.2019.910014

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Non-invasive measurement of blood glucose by attenuated total reflection spectroscopy with fixed-wavelength quantum cascade lasers2019

    • 著者名/発表者名
      T. Koyama, S. Kino, Y. Matsuura
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Optical Sensing Conference (BISC) 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 中赤外光による生体分光計測のための導波路型デバイスの検討2019

    • 著者名/発表者名
      菅原 崇弘, 木野 彩子, 松浦 祐司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 波長掃引型パルス量子カスケードレーザを用いた血糖測定システムの精度改善に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      柴田 尚登, 木野 彩子, 杉山 厚志, 秋草 直大, 松浦 祐司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 間質液を模擬した光学ファントムの中赤外分光分析2019

    • 著者名/発表者名
      伊達 政滋, Ine L. Jernelv, 木野 彩子, 松浦 祐司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] CaF2導波路型センサデバイスを用いた生体分光計測2019

    • 著者名/発表者名
      菅原 崇弘, 木野 彩子, 松浦 祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
  • [学会発表] 中赤外分光法による非侵襲血糖値測定-代謝物質の識別による精度向上の試み2019

    • 著者名/発表者名
      小山 卓耶, 木野 彩子, 松浦 祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
  • [学会発表] 波長掃引パルス量子カスケードレーザを用いた中赤外分光システムによる血糖値測定2019

    • 著者名/発表者名
      柴田 尚登, 木野 彩子, 杉山 厚志, 秋草 直大, 松浦 祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
  • [学会発表] 耳たぶ測定用中赤外ATR測定系の構築とインビボ測定2019

    • 著者名/発表者名
      菅原 慎太郎, 木野 彩子, 松浦 祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
  • [学会発表] 中赤外光を用いた血糖測定のための間質液光学ファントムの検討とその分光分析2019

    • 著者名/発表者名
      伊達 政滋, 木野 彩子, 松浦 祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会

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公開日: 2021-01-27  

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