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2020 年度 実績報告書

蛍光食品を用いた非侵襲誤嚥検査法の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18448
研究機関電気通信大学

研究代表者

山田 幸生  電気通信大学, 脳・医工学研究センター, 客員教授 (10334583)

研究分担者 小池 卓二  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10282097)
丹羽 治樹  電気通信大学, 脳・医工学研究センター, 特任教授 (20135297)
牧 昌次郎  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20266349)
西村 吾朗  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (30218193)
道脇 幸博  昭和大学, 歯学部, 兼任講師 (40157540)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード誤嚥検査 / 咽頭残留 / 蛍光食品 / 高感度蛍光検出
研究実績の概要

蛍光食品を用いた非侵襲誤嚥検査法の開発に向けた研究において,平成30年度はまず生体模擬試料(牛肉ファントム)を用いて予備実験を行い,生体内部の蛍光体からの蛍光計測に関する最適条件や蛍光薬品(ICG)を混入させた食品(ICG食品)の作製法などを確立した。その後,ヒトを用いた実験に対する倫理審査委員会の承認を得てヒトでの実験を健常高齢者2名を被験者として,嚥下内視鏡検査を行いながらICG食品を摂取する実験も行った。咽頭内へのICG食品の滞留と蛍光計測との強い相関を得ることができ,蛍光食品を用いた非侵襲誤嚥検査法の原理を検証することができた.平成31年度には,ヒトでの蛍光計測の迅速化を図るため蛍光計測装置の改良とリアルタイムで蛍光強度の時間変化を可視化するためのデータ処理法の開発を行った.しかし,改良した計測装置やデータ処理法を用いて計測を行ったところ,平成30年度での健常高齢者による計測結果を再現することができなかった.改良した装置の性能に問題はなく,光プローブの頸部への接触状態や接触位置の適切性を種々検討したが特に問題は見つからなかった.そのため,立ち返って牛肉ファントムを用いて計測システム全般の見直しを行った.その結果,光プローブの照射・検出ファイバー間距離の最適化や光プローブと対象との接触角度の不安定性などが蛍光検出に影響していたことが分かった.また,光プローブの位置と生体内部の蛍光体の位置の関係が重要なパラメータであることが判明した.令和2年度にはヒトでの計測を追加で行う予定であったが諸般の事情により行うことができなかった.その代替として,ヤギ頭頸部標本および牛肉塊を用いたファントムを対象とした計測を行った.その結果,咽頭内におけるICG食品の滞留量と蛍光強度との関係には線形性があることを確認すると共に,蛍光検出に適した計測プローブの形状を決定した.

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of polyenylpyrrole derivatives with selective growth inhibitory activity against T-cell acute lymphoblastic leukemia cells2021

    • 著者名/発表者名
      C. Yoshida, T. Higashi, Y. Hachiro, T. Yagi, A. Takechi, C. Nakata, K. Miyashita, N. Kitada, R. Saito, R. Obata, T. Hirano, T. Hara, S. A. Maki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 37 ページ: No. 127837

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2021.127837

    • 査読あり
  • [雑誌論文] How to select the firefly luciferin analogues for in vivo imaging2021

    • 著者名/発表者名
      R. Saito, J. Nakayama, G. Kamiya, N. Kitada, R. Obata, S. A. Maki, H. Aoyama
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 ページ: No. 1848

    • DOI

      10.3390/ijms22041848

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Color-Tunable Bioluminescence Imaging Portfolio for Cell Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      S. Tamaki, N. Kitada, M. Kiyama, R. Fujii, T. Hirano, S.-B. Kim, S. Maki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: No. 2219

    • DOI

      10.1038/s41598-021-81430-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A comparative study of the delta-Eddington and Galerkin quadrature methods for highly forward scattering of photons in random media2020

    • 著者名/発表者名
      H. Fujii, G. Chiba, Y. Yamada, Y. Hoshi, K. Kobayashi, M. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 423 ページ: No. 109825

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2020.109825

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On fluorescence imaging: The diffusion equation model and recovery of the absorption coefficient of fluorophores2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Jijun、Machida Manabu、Nakamura Gen、Nishimura Goro、Sun Chunlong
    • 雑誌名

      Science China Mathematics

      巻: 64 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1007/s11425-020-1731-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High sensitivity in vivo imaging of cancer metastasis using a near-infrared luciferin analogue sempai2020

    • 著者名/発表者名
      J. Nakayama, R. Saito, Y. Hayashi, N. Kitada, S. Tamaki, Y. Han, K. Semba, S. A. Maki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: No. 7896

    • DOI

      10.3390/ijms21217896

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of activity-regulated BDNF expression in living mouse brain using non-invasive near-infrared bioluminescence imaging2020

    • 著者名/発表者名
      M. Fukuchi, R. Saito, S. Maki, N. Hagiwara, Y. Nakajima, S. Mitazaki, H. Izumi, H. Mori
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 13 ページ: 122-132

    • DOI

      10.1186/s13041-020-00665-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of near-infrared firefly luciferin analogue reacted with wild type and mutant luciferases2020

    • 著者名/発表者名
      N. Kitada, R. Saito, R. Obata, S. Iwano, K. Karube, A. Miyawaki, T. Hirano, S. A. Maki
    • 雑誌名

      Chirality

      巻: 32 ページ: 922-931

    • DOI

      10.1002/chir.23236

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isomeric difference in the crystalline-state chemiluminescence property of an adamantylideneadamantane 1,2-dioxetane with a phthahlimide chromophore2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuhashi C., Ueno T., Uekusa H., Sato-Tomita A., Ichiyanagi K., Maki S. Hirano T.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 ページ: 3369-3372

    • DOI

      10.1039/C9CC10012A

    • 査読あり
  • [学会発表] 一重項酸素による近赤外発光を示す結晶化学発光系の構築2021

    • 著者名/発表者名
      山﨑 倫尚,松橋 千尋,植草 秀裕,牧 昌次郎,平野 誉
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会 (オンライン3月)
  • [学会発表] 強発光蛍光団を連結したアダマンチリデンアダマンタン1,2-ジオキセタンの結晶化学発光特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      松橋千尋,大山滉永,植草秀裕,佐藤文菜,一柳光平,牧昌次郎,平野誉
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会 (オンライン3月)
  • [学会発表] アミノルシフェリンアナログのホタル生物発光特性2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄大,牧昌次郎,平野誉
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会 (オンライン3月)
  • [学会発表] マルチカラー発光を示す海洋生物由来発光システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      北田昇雄,玉城翔太,木山正啓,金誠培,平野誉,牧昌次郎
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会 (オンライン3月)
  • [学会発表] ソフトクリスタルを志向した嵩高い置換基を有するアントラセン誘導体の合成と結晶構造、蛍光特性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      納田菜摘,松橋千尋,石田尚行,齋藤大将,加藤昌子,牧昌次郎,平野誉
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会 (オンライン3月)
  • [学会発表] 簡素化した天然物を用いた白血病細胞に対する新規抗腫瘍活性物質の開発2021

    • 著者名/発表者名
      東 智也,吉田 千紘,鉢呂 佳史,中田 千尋,八木 拓哉,武智 あづさ,北田 昇雄,原 孝彦,牧 昌次郎
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会 (オンライン3月)
  • [学会発表] 近赤外蛍光を用いた非侵襲咽頭残留検出装置のヒトにおける検出性評価2020

    • 著者名/発表者名
      田代剛大,山田幸生,丹羽治樹,牧昌次郎,北田昇雄,斎藤亮平,小池卓二,道脇幸博,西村吾朗
    • 学会等名
      2020年度日本機械学会年次大会,オンライン開催
  • [学会発表] 近赤外光による生体センシング--パルスオキシメータから拡散光トモグラフィまで--2020

    • 著者名/発表者名
      山田幸生
    • 学会等名
      第24回 酸素ダイナミクス研究会,オンライン開催
    • 招待講演
  • [学会発表] 近赤外蛍光を用いた咽頭残留の非侵襲検出法の開発:ファントムを用いた検出能評価2020

    • 著者名/発表者名
      田代剛大,山田幸生,丹羽治樹,牧昌次郎,北田昇雄,斉藤亮平,小池卓二,道脇幸博,西村吾朗
    • 学会等名
      日本光学会OPJ2020,オンライン開催
  • [学会発表] Time‐domain fluorescence diffuse optical tomography using a cuboid2020

    • 著者名/発表者名
      C.-L. Sun, G. Nishimura, G. Nakamura, M. Machida, Y. Jiang, and J.-J. Liu
    • 学会等名
      2020 OSA Biophotonics Congress: Biomedical Optics 2020, Virtual meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 直方体形状を仮定した拡散蛍光トモグラフィ2020

    • 著者名/発表者名
      Chunlong Sun, 西村吾朗,中村玄,町田学,Jijun Liu, Yu Jiang
    • 学会等名
      日本光学会OPJ2020,オンライン開催
  • [学会発表] Innovation of NIR luciferin analogues using firefly bioluminescence for in vivo imaging2020

    • 著者名/発表者名
      N. Kitada, R. Saito, S. Iwano, M. Kiyama, R. Obata, T. Hirano, S. Maki
    • 学会等名
      The World Molecular Imaging Congress 2020, on line
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of new luciferin analogues that emit near-infrared light through firefly bioluminescence2020

    • 著者名/発表者名
      G. Kamiya, N. Kitada, R. Saito, S. Iwano, R. Obata, T. Hirano, S. A. Maki
    • 学会等名
      The World Molecular Imaging Congress 2020, on line
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of novel antitumor active drug for leukemia cells with simplified natural products2020

    • 著者名/発表者名
      T. Higashi, C. Yoshida, Y. Hachiro, C. Nakata, T. Yagi, A. Takechi, N. Kitada, T. Hara, S. Maki
    • 学会等名
      The Irago Conference 2020, on line
    • 国際学会
  • [学会発表] Substituent effects on compounds with specific growth inhibitory activity against T-cell acute2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujita, C. Yoshida, T. Higashi, Y. Hachiro, C. Nakata, T. Yagi, A. Takechi, N. Kitada, R. Obata, T. Hara, S. Maki
    • 学会等名
      The Irago Conference 2020, on line
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of new luciferin analogues that emit near-infrared light through firefly bioluminescence2020

    • 著者名/発表者名
      G. Kamiya, N. Kitada, R. Saito, S. Iwano, A. Miyawaki, T. Hirano, S. Maki
    • 学会等名
      The Irago Conference 2020, on line
    • 国際学会
  • [学会発表] 哺乳類由来酵素による肝臓発光現象2020

    • 著者名/発表者名
      林 唯奈,牧 昌次郎,齊藤 亮平,北田 昇雄,吉川 朋子,仲村 厚志
    • 学会等名
      日本動物学会 第91回大会(オンライン9月)
  • [産業財産権] 検出装置、検出方法、及び検出器2020

    • 発明者名
      山田幸生, 西村吾朗, 丹羽治樹, 牧昌次郎, 道脇幸博ほか3名
    • 権利者名
      山田幸生, 西村吾朗, 丹羽治樹, 牧昌次郎, 道脇幸博ほか3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-123183

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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