体外補助循環における出血・血液凝固の非侵襲連続光診断法の確立

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23700575
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所 (2012-2013); 東京医科歯科大学 (2011)
• 研究代表者: 迫田 大輔 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究員 (40588670)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 光計測 / 血液 / 可視・近赤外分光 / 人工心臓 / 循環器系疾患

研究概要

体外補助循環における出血や血液凝固に関する非侵襲診断法の開発を目的とした研究を行った。可視から近赤外光による定量的な血液診断を確立するため、①体外循環回路血流内光伝播モデルの開発、②血漿の光診断を達成する血漿層境界反射分光法の開発、③連続流血液ポンプ内血栓形成の非侵襲光イメージング法の開発を行った。結果として、開発したモデルを使用してヘマトクリットを誤差約1%の精度で非侵襲に予測できた。また、血漿層境界反射分光法によって、血漿遊離ヘモグロビン濃度を5mg/dLの分解能で定量できた。近赤外ハイパースペクトラルイメージングにより、連続流血液ポンプ内に形成された血栓の非侵襲イメージングを達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Simultaneous determination of hemolysis and hematocrit in extracorporeal circulation by plasma surface reflectance spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakota D (他 3名)
  • 雑誌名: Proc. of IEEE EMBC ページ: 6764-6767
  • DOI: 10.1109/EMBC.2013.6611109
• [雑誌論文] 赤血球の光散乱特性のモデル化と血流中の光伝搬解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 迫田大輔 ,高谷節雄
  • 雑誌名: 光学 巻: 41(8) ページ: 436-443
• [雑誌論文] Quantitative analysis of optical properties of flowing blood using a photon-cell interactive Monte Carlo (pciMC) code : Effects of red blood cells' orientation on light scattering (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakota D, Takatani S
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Optics 巻: 17(5) ページ: 057007(12 pages)
  • DOI: 10.1117/1.JBO.17.5.057007
• [雑誌論文] Plasma surface reflectance spectroscopy for non-invasive and continuous monitoring of extracellular component of blood (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakota D, Takatani S
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 8439 ページ: 84392K(6 pages)
  • DOI: 10.1117/12.921331
• [雑誌論文] Photon-cell interactive Mote Carloシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 迫田大輔 ,高谷節雄
  • 雑誌名: 日本レーザー医学会誌 巻: 32(4) ページ: 411-420.
• [雑誌論文] Newly developed photon-cell interactive Monte Carlo (pciMC) simulation for non-invasive and continuous diagnosis of blood during extracorporeal circulation support (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakota D, Takatani S
  • 雑誌名: Proc. SPIE2011 巻: 8092 ページ: 80920Y(8 pages)
  • DOI: 10.1117/12.889327
• [学会発表] 動圧浮上遠心血液ポンプ内血栓形成の近赤外光ハイパースペクトラルイメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 迫田大輔
  • 学会等名: 第42回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • 発表場所: 越後湯沢ナスパニューオータニ
  • 年月日: 2014-03-07
• [学会発表] High speed near-infrared spectral imaging of thrombogenic process in rotary blood pumps (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakota D
  • 学会等名: ISRBP2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama
  • 年月日: 2013-09-07
• [学会発表] 血液内光伝播モデルの開発と体外循環治療における非侵襲連続モニタリングへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 迫田大輔
  • 学会等名: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2013
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] Simultaneous determination of hemolysis and hematocrit in extracorporeal circulation by plasma surface reflectance spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakota D
  • 学会等名: IEEE EMBC
  • 発表場所: Osaka International Convention Center
  • 年月日: 2013-07-07
• [学会発表] Plasma surface reflectance spectroscopy for non-invasive and continuous monitoring of extracellular component of blood (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakota D
  • 学会等名: SPIE Photonics Europe
  • 発表場所: Brussels
  • 年月日: 2012-04-16
• [学会発表] Newly developed photon-cell interactive Monte Carlo (pciMC) simulation for non-invasive and continuous diagnosis of blood during extracorporeal circulation support (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakota D
  • 学会等名: SPIE European Conferences on Biomedical Optics
  • 発表場所: Munich
  • 年月日: 2011-06-02
• [産業財産権] 血栓や血液の凝固の形成その成長を観察する方法及びその装置 (2014)
  • 発明者名: 迫田大輔、丸山修
  • 権利者名: (独)産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2014-027586
  • 出願年月日: 2014-02-17
• [産業財産権] 血液情報測定装置及び測定方法 (2013)
  • 発明者名: 迫田大輔
  • 権利者名: (独)産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2013-138836
  • 出願年月日: 2013-07-02
• [産業財産権] 血液情報の測定方法及び装置 (2013)
  • 発明者名: 迫田大輔、高谷節雄
  • 権利者名: 国立大学東京医科歯科大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2013/053321
  • 出願年月日: 2013-02-13
  • 外国
• [産業財産権] 血液情報の測定方法及び装置 (2013)
  • 発明者名: 迫田大輔、高谷節雄
  • 権利者名: 国立大学東京医科歯科大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 201341779
  • 出願年月日: 2013-02-18
  • 外国
• [産業財産権] 血液情報の測定方法及び装置 (2012)
  • 発明者名: 迫田大輔、高谷節雄
  • 権利者名: 国立大学東京医科歯科大学
  • 産業財産権種類: 特許特開 2013-164372
  • 公開番号: 特開 2013-164372
  • 出願年月日: 2012-02-13