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2012 年度 実績報告書

超高速近赤外差分分光スペクトル解析による非観血的血中成分計測法の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 21240047
研究機関金沢大学

研究代表者

山越 憲一  金沢大学, 機械工学系, 教授 (40014310)

研究分担者 田中 志信  金沢大学, 機械工学系, 教授 (40242218)
野川 雅道  金沢大学, 機械工学系, 助教 (40292445)
山越 健弘  金沢大学, 機械工学系, 研究員 (70444205)
研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2013-03-31
キーワード近赤外 / 生体光計測 / 光電容積脈波(PPG) / 血糖値 / アルコール濃度 / 光吸収特定波長 / 光散乱 / 積分球
研究概要

本研究は、多波長で同時計測された光電容積脈波 (photoplethysmogram: PPG) を用い、これまでの基礎研究で提案・検証された光学的血糖値計測法(pulse glucometry)を発展させ、実用に向けた各種血中成分の非侵襲計測法(pulse spectro-hemometryと命名)の確立を最終目標とした。
そのため、①; PPG発生機序を説明するモデル解析と光学セルを用いた血中成分吸光特性のin vitro試験、②;近赤外領域レーザーもしくはLEDを光源としたPPG計測システムの試作開発と、市場での実用的要請が高いグルコース(BGL)とアルコール(BAL)に絞ってin vivo試験を行い、③;実用化を踏まえて、数波長で計測を行う新手法を提案し、実用システム開発の礎を確立する。
本年度は、上記②と③について、理論的・実験的検討を進めた。先ず、LED光源を用い、上記吸収帯を含むBAL計測用3波長およびBGL計測用4波長を有するPPG計測システムを構築し、アルコールおよび糖負荷試験を実施して、BALとBGLの予測精度を検討した。次に、組織内光散乱を考慮した修正ランベルト・ベール則に基づく計測理論を考案(BAL計測;modified pulse alcometry、BGL計測;modified pulse glucometryと命名)し、近接波長セットをそれぞれ(1125, 1155, 1185, 1215 nm)および(1570, 1600, 1630, 1690, 1720 nm)として,上記と同様な実験を行った。その結果、修正理論に基づく計測法の方が予測精度の向上が認められ,更なる精度向上にはPPGの高感度・高S/N計測が不可欠であり,現在レーザー光と積分球式光検出法を導入した小型システム開発と予備実験を実施中で,実用化への見通しを得ることができた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] In the Spotlight: Bioinstrumentation2013

    • 著者名/発表者名
      Yamakoshi K.
    • 雑誌名

      IEEE Reviews in Biomedical Engineering, Peer-reviewed

      巻: 5 (in press)

    • DOI

      DOI:10.1109/RBME20122227703

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Validation of normalized pulse volume in the outer ear as a simple measure of sympathetic activity using warm and cold pressor tests: towards applications in ambulatory monitoring2013

    • 著者名/発表者名
      Jihyoung Lee
    • 雑誌名

      Physiological Measurement

      巻: 34 ページ: 359-375

    • DOI

      10.1088/0967-3334/34/3/359

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of concentrations of glucose and human serum albumin mixtures in phosphate-buffered solution by near-infrared spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Ogawa
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 24 ページ: 323-333

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 血中アルコール濃度の非侵襲光学的計測法確立に向けた基礎的検討―近赤外領域における希薄エチルアルコール溶液濃度の定量化―2012

    • 著者名/発表者名
      山越健弘
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 132 ページ: 2059-2064

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.132.2059

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光電容積脈波式血中アルコール濃度計測装置の開発―in vivo試験による予備的検討―2012

    • 著者名/発表者名
      山越健弘
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 50 ページ: 237-247

    • DOI

      JOI: DN/JST.JSTAGE/jsmbe/50.237

    • 査読あり
  • [学会発表] 非侵襲光学的血糖値計測法(パルス・グルコメトリ)の実用化に向けた予備的検討2012

    • 著者名/発表者名
      西田亘児
    • 学会等名
      平成24年度日本生体医工学会北陸支部大会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ(福井県福井市)
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] 光電容積脈波式血中アルコール濃度計測法の提案とin vivo試験による予備評価2012

    • 著者名/発表者名
      宮崎慎平
    • 学会等名
      第51回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県・博多市)
    • 年月日
      20120509-20120512
  • [図書] Technological Advancements in Biomedicine for Healthcare Applications2013

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Ogawa, Takehiro Yamakoshi
    • 総ページ数
      477
    • 出版者
      IGI Global

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公開日: 2014-07-24  

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