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2019 年度 実績報告書

中赤外量子カスケードレーザを用いた健康診断システムの構築に向けた実証実験

研究課題

研究課題/領域番号 18K18842
研究機関東北大学

研究代表者

松浦 祐司  東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)

研究分担者 木野 彩子  東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (30536082)
片桐 崇史  東北大学, 工学研究科, 准教授 (90415125)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード赤外分光 / 血糖値測定 / ATR分光 / 量子カスケードレーザ
研究実績の概要

本研究は中赤外領域で発振する量子カスケードレーザ(QCL)を用いることにより,センサ部に指を触れたり,測定プローブを耳たぶ等に取り付けたりするだけで,採血なしでコレステロール値,グリコヘモグロビン,および血糖値などの各種の体外診断を行うことができるヘルスケア機器を開発するために,実験による原理実証を行うことを目的として次の事項について検討を行った.
1)特定成分の吸収ピークに着目したスペクトル定量分析 中赤外ATR 分光をベースとする光学的手法を用いて血中脂質モニタリングを試みた.摂食前後の数時間にわたり体表部(指先)および全血の吸収スペクトルを測定し,その結果,トリグリセリドの吸収ピークである1106 cm-1の光学吸収値が血中TG 濃度と高い相関を示すことがわかった.一方,体表部の吸収スペクトルにおいては,上記の相関が得られないことがわかった.しかし,1625cm-1および1388cm-1の吸収強度が,低密度リポタンパク(LDL)濃度と相関を示す可能性があることが示された.
2)波長可変QCLを用いた血糖測定の試み 波長掃引型パルスQCLと中空光ファイバ,および減衰全反射プリズムを組み合わせた非侵襲血糖値測定システムについて検討した.測定系の検討により,ヒト血糖値に相当するグルコース水溶液の測定に成功した.また,口唇を対象に吸収スペクトル測定を行ったところ,グルコースの複数の明瞭な吸収ピークが得られた.PLS 回帰分析によって測定結果を解析したところ,良好な定量モデルを得ることができ,本手法による血糖値測定の可能性を確認できた.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

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

    • 著者名/発表者名
      T. Koyama, S. Kino, Y. Matsuura
    • 雑誌名

      Optics and Photonics Journal

      巻: 9 ページ: 155-164

    • DOI

      10.4236/opj.2019.910014

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 赤外光を用いた診断・ヘルスケアモニタリング:非侵襲血糖値測定2019

    • 著者名/発表者名
      松浦 祐司
    • 雑誌名

      日本口腔インプラント学会

      巻: 32 ページ: 205-209

    • DOI

      10.11237/jsoi.32.205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 中空光ファイバを用いた赤外分光測定―無侵襲血糖値測定システム―2019

    • 著者名/発表者名
      松浦祐司
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 39 ページ: 39-45

    • 査読あり
  • [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2020

    • 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ATR分光法による血中脂質の無侵襲モニタリング2020

    • 著者名/発表者名
      木野 彩子, 小川 貴大, 小西 格司, 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2020

    • 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] 中空光ファイバを用いた診断・ヘルスケア機器開発 ー無侵襲血糖値測定などー2020

    • 著者名/発表者名
      松浦 祐司, 小山 卓耶, 木野 彩子
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 体表部中赤外分光測定による血中中性脂肪及びコレステロール値の推定2020

    • 著者名/発表者名
      小西 格司, 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] 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] Non-invasive blood glucose measurement by using fast swept-wavelength quantum cascade laser2019

    • 著者名/発表者名
      N. Shibata, S. Kino, N. Akikusa, A. Sugiyama, Y. Matsuura
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Optical Sensing Conference (BISC) 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of oral mucosa moisture without touching it using near-infrared2019

    • 著者名/発表者名
      S .Sugawara, Y. Matsuura
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Optical Sensing Conference (BISC) 2019
    • 国際学会
  • [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] 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

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公開日: 2021-01-27  

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