研究課題
先端的なスマート手術室や在宅医療、予防医学への期待、自動運転やロボットの普及など、日常的なヒトの健康状態や情動を把握できる技術の必要性が高まってきている。本研究では、非接触で簡単に、高速に、定量性良く血液動態を把握する技術の確立を目指している。これまでにも、カメラによる脈波・酸素濃度等の生体計測はいくつか行われてきているが、定量性の面で課題がある。その課題を解決しようとするとセンサ接触や走査が必要となり、簡便さや迅速性が犠牲になっていた。本研究の新たな空間分解分光法は、点や線光源を使わなくても平面波で表層組織の血液動態を定量化できるため、非接触的な2次元血液動態計測法の創出が期待できる。本年度の目標は、前年度までに開発された演算アルゴリズムと試作装置を用いて、実測での計測特性を明らかにしていくことである。小型化と集積化が進展し、腹腔鏡手術での応用も視野に入ってきたことから、開発試作された装置を用いて、皮膚だけでなく腸組織での利用も想定した検証を実施した。検証では、血液と光散乱体で生体模擬試料を作製して受光量データを取得し、理論的な結果との差異や計測上の課題を洗い出した。その結果、外部平面波と生体外部受光器を利用する本研究の空間分解法では表層1mmの測定感度を従来法の5倍に増強できることが明らかとなった。また、ファントムでの測定においては外部照射光強度を生体に入射する直前に検出しているが、その計測値が入射角度によって不正確になるケースもあり、照射系と測定系の位置関係の制限を定量的に知ることができた。次年度が最終年度となるが、新たな空間分解法についての実際のメリット・デメリットが明らかになったことから、本手法をさらに発展させ従来法と高度に組み合わせたハイブリッド型空間分解装置を提案することを目指す。
1: 当初の計画以上に進展している
送受光電子回路や処理・通信回路の小型化・集積化が進展し、腹腔鏡手術での適用可能性が示唆され、当初計画していた皮膚だけでなく臓器組織を想定した検証実験までを完了することができている。
本手法での計測上の利点（表層感度増強）と問題点（送受光系の位置関係の制限）が明らかになったことから、さらに利便性と適用範囲向上を目指すために、従来の空間分解法と組み合わせ、測定深度を可変にできるようなハイブリッドシステムまでを実現させたい。
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International Journal of Medical Sciences
巻: 18 ページ: 2262-2268
10.7150/ijms.53945
Advances in Experimental Medicine and Biology
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