酸素運搬できないヘモグロビン濃度の光を用いた無侵襲高精度計測

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22500405
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 庭山 雅嗣 静岡大学, 工学部, 准教授 (40334958)
• 連携研究者: 木目 良太郎 東京医科大学, 医学部, 講師 (90366120)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 生体情報 / 計測 / ヘモグロビン

研究概要

一酸化炭素などの影響で酸素運搬できなくなったヘモグロビン濃度を知ることは人命を守るうえで重要であり、本研究では可視光・近赤外光を用いて簡便かつ精度良く測定できる方法を検討した。モンテカルロシミュレーションによる光伝播解析と生体模擬試料実験、ヒト実測を行った結果、酸素化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の計測に加えて一酸化炭素及びメトヘモグロビンの濃度変化を従来より高精度に算出する演算アルゴリズムを開発することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Muscle Oxygen Saturation Heterogeneity Among Leg Muscles During Ramp Exercise (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takagi, R. Kime, M. Niwayamaet al
  • 雑誌名: Advances in Experimental Medicine and Biology 巻: 765 ページ: 273-278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal filter bandwidth for pulse oximetry (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Stuban and M. Niwayama
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 83 ページ: 104708;1-5
  • URL: http://dx.doi.org/ 10.1063/ 1.4759491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Error factors in oxygenation measurement using continuous wave and spatially resolved near infrared spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Niwayama, H. Suzuki, T. Yamashita, and Y. Yasuda
  • 雑誌名: The Journal of Japanese College of Angiology 巻: 52 ページ: 211-215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phantom with Pulsatile Arteries to Investigate the Influence of Blood Vessel Depth on Pulse Oximeter Signal Strength (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Stuban, M. Niwayamaand H. Santha
  • 雑誌名: Sensors 巻: 12 ページ: 895-904
  • DOI: DOI:10.3390/s120100895
  • 査読あり
• [雑誌論文] The use of muscle near-infrared spectroscopy in sport, health, and medical sciences: recent developments (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hamaoka, K. McCully, M. Niwayama, B. Chance
  • 雑誌名: Philos. Trans. R. Soc. A-Math. Phys. Eng. Sci.(PHILOS T R SOC A) 巻: 369 ページ: 4591-4604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of ramp bicycle exercise on exhaled carbon monoxide in humans (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasuda, T. Ito, M. Miyamura, and M. Niwayama
  • 雑誌名: J. Physiol. Sci 巻: 201143 ページ: 1-8
  • DOI: DOI:10.1007/s12576-011-0145-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous de- termination of absorption coefficients for skin and muscle tissues using spatially resolved measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, M. Niwayama
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 222 ページ: 309-312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unchanged muscle deoxygenation heterogeneity during bicycle exercise after 6 week endurance training (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Kime, M. Niwayamaet al.
  • 雑誌名: Advances in Experimental Medi- cine and Biology 巻: 662 ページ: 353-358
  • 査読あり
• [学会発表] Phantom experiments and simulation for transabdominal fetal pulse oximetry (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Iwano
  • 学会等名: IEEE Student Branch Young Researchers workshop 2012
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] Measurement of optical properties of deep muscle tissue using spatially resolved NIRS (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kobayashi
  • 学会等名: IEEE Student Branch Young Researchers workshop 2012
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] Design and Electrochemical Characterization of Polyimide Based Sub- dural Grid Electrodes for Minimally-Invasive Implantation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kimura
  • 学会等名: IEEE EMBS International Conference 2012
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-09-01
• [学会発表] Measurement sensitivity of deep artery on transabdominal fetal pulse oximetry (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Niwayama
  • 学会等名: IEEE EMBS International Conference 2012
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-09-01
• [学会発表] Theoretical and experi- mental study for determination of charac- teristics of bone tissue using diffuse reflectance (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi
  • 学会等名: IEEE EMBS International Conference 2012
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-09-01
• [学会発表] Wireless pulse oximeter for fetal application (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Stuban
  • 学会等名: ITC-CSCC 2012 conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] 近赤外光による生体組織性状計測の高度化と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 庭山 雅嗣
  • 学会等名: 計測自動制御学会光波応用研究会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] Reducing power consumption of wireless pulse oximeters (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Stuban
  • 学会等名: 5th European Conference of the International Federation for Medical and Biological Engineering
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] NIRSの定量性・測定精度向上の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 庭山雅嗣
  • 学会等名: 17回医用近赤外線分光法研究会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2010-10-16
• [学会発表] Accurate determination of optical properties using spatially resolved measurement and laser rangefinder (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita
  • 学会等名: 7th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication (ODF '10)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-08-20
• [図書] Application of Near Infrared Spectroscopy in Biomedicine (Handbook of Modern Biophysics) (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Niwayama
  • 総ページ数: 1-35
  • 出版者: Springer
• [産業財産権] 光学的測定装置、光学的測定方法、及び光学的測定プログラムを格納した記憶媒体 (2012)
  • 発明者名: 庭山 雅嗣
  • 権利者名: 静岡大学
  • 産業財産権番号: 特許第5062698号
  • 取得年月日: 2012-08-17
• [産業財産権] 光学的測定装置 (2011)
  • 発明者名: 庭山 雅嗣、金山 尚裕、鈴木 一有
  • 権利者名: 静岡大学、浜松医科大学
  • 産業財産権番号: 特願2011-037444
  • 出願年月日: 2011-02-23