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2023 年度 実績報告書

中赤外光を用いた非侵襲血中成分分析におけるブレークスルー

研究課題

研究課題/領域番号 20H00231
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 片桐 崇史  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (90415125)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード光熱偏向分光分析 / 光音響分光法 / 非侵襲血糖値測定
研究実績の概要

本研究は血糖,コレステロールなどの血中成分を,指や口唇でセンサ部を触れただけで,非侵襲で精密に分析を行う装置を開発することを目的とする.そのために高精度測定が期待される中赤外分光法を利用するが,中赤外光の体内への微小な侵入深さおよび微弱な光強度という問題点が大きな障壁となる.そこで,侵入深さが数ミクロンであった従来の減衰全反射(ATR)分光法に替えて,生体試料に垂直に光を入射し,光吸収により発生する熱または音響波を検出する新手法について検討する.この手法では光の侵入深さを20ミクロン程度と大きくとることができ,高感度化が期待される.熱検出には,熱による屈折率変化を近赤外プローブレーザ光で検出する光熱偏向法を用いるが,今年度においては従来,利用していたZnSプリズムから赤外光透過ガラスプリズムに変更することについて検討した.ガラスプリズムはプレスモールドによる加工が可能なため,より安価で将来的には大量生産も可能となる.評価の結果,ZnSプリズムとほぼ同等の特性が得られることが確認され,今後はガラス製のものへ移行することとした.また光音響法においては,圧電トランスデューサを用いて超音波を検出する方法について検討した.あらたにヒトの指間膜を対象とし,レーザ光の変調周波数を走査することにより試料の厚さ方向に定在波を生じさせ,信号強度を増強することに成功した.そして血糖値との相関について検討を行った結果,測定位置を固定すれば比較的良好な相関性を得ることができることがわかった.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023

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 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Distinguishing IDH mutation status in gliomas using FTIR-ATR spectra of peripheral blood plasma indicating clear traces of protein amyloid aggregation2024

    • 著者名/発表者名
      Kino Saiko、Kanamori Masayuki、Shimoda Yoshiteru、Niizuma Kuniyasu、Endo Hidenori、Matsuura Yuji
    • 雑誌名

      BMC Cancer

      巻: 24 ページ: --

    • DOI

      10.1186/s12885-024-11970-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mid-infrared photoacoustic spectroscopy using a quantum cascade laser for non-invasive blood component analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Maeno Masanobu、Kino Saiko、Matsuura Yuji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 ページ: 072001~072001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ace0a8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mid-infrared photoacoustic spectroscopy based on ultrasound detection for blood component analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Ryota、Kino Saiko、Matsuura Yuji
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 14 ページ: 3841~3841

    • DOI

      10.1364/BOE.494615

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Healthcare monitoring systems using mid-infrared and deep ultraviolet spectroscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuura
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2024
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 量子カスケードレーザーを用いた中赤外領域における生体光音響イメージング2024

    • 著者名/発表者名
      田中望実, 木野彩子, 松浦祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第44回年次大会
  • [学会発表] 血漿ATRスペクトルの部分最小二乗判別分析による脳腫瘍判別の試み2024

    • 著者名/発表者名
      保坂春樹, 木野彩子, 金森政之, 松浦祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第44回年次大会
  • [学会発表] 超音波検出型中赤外光音響分光法による血中成分分析2024

    • 著者名/発表者名
      相場希衣子, 木野彩子, 松浦祐司
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 中赤外光音響分光法による脳腫瘍バイオマーカーイメージングの試み2024

    • 著者名/発表者名
      田中望実, 木野彩子, 松浦祐司
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Mid-infrared photoacoustic spectral imaging based on ultrasound detection2023

    • 著者名/発表者名
      N.Tanaka, R.Sasaki, S.Kino, Y. Matsuura
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Optical Sensing Conference (BISC) 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Mid-infrared Photothermal Deflection Spectroscopy System for Non-Invasive Blood Component Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      H.Ito, S. Kino, Y. Matsuura
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Optical Sensing Conference (BISC) 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 中赤外光音響分光法によるスペクトルイメージングー脳腫瘍バイオマーカー検出の試み―2023

    • 著者名/発表者名
      田中望実, 木野彩子, 松浦祐司
    • 学会等名
      2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 超音波検出型中赤外光音響分光法による血中成分分析の感度向上に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      相場希衣子, 松浦祐司
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 OPJ2023

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公開日: 2024-12-25  

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