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2015 年度 実績報告書

赤外分光用中空光ファイバプローブを用いた血中グルコース濃度測定の試み

研究課題

研究課題/領域番号 25420311
研究機関東北大学

研究代表者

木野 彩子  東北大学, 医工学研究科, 産学官連携研究員 (30536082)

研究分担者 松浦 祐司  東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード血中グルコース濃度 / 赤外吸収スペクトル / 全反射減衰プリズム / 中空光ファイバ
研究実績の概要

本研究は非侵襲な血中グルコース濃度(血糖値)測定を目指し,フーリエ変換赤外分光器(FTIR),赤外光伝送が可能な中空光ファイバ,そして減衰全反射(ATR)プリズムを組み合わせたリモート分光システムの開発を行うものである.プローブの構成はフレキシブルな中空光ファイバ先端にATRプリズムを装着したものであり,任意の測定部位に容易にアクセスできる.対象としては血糖値を反映しやすい体表部として角質層を持たず,かつ毛細血管に近い口唇粘膜を選択し,その吸収スペクトルの取得および時間変化の解析を試みた.
本年度ではまず,ATRプリズムとして新たに導入したZnSeのプリズム形状についてさらなる検討を加え,反射回数を5→9回へと増大させた.この結果,接触面の増加によるプリズム押付圧力変動の安定化および反射回数の増加による大幅な測定感度の向上を達成した.台形型プリズムの上下面を口唇に挟んだ状態で測定した波長9.6ミクロン付近のグルコースの赤外吸収スペクトルでは,グルコースの構造に特有なピラノース環をはじめとする複数の比較的弱い吸収についても明瞭なピーク群が検出され,グルコース濃度のより正しい推量が可能となった.また,複数の被験者について糖負荷試験や通常の摂食前後の吸収スペクトルの変化を追跡し,その大きさが実際の血糖値の推移に追随して変化することを確認した.
グルコースの吸収ピーク強度と,採血を伴う既存法により測定した血糖値との相関を,血糖値測定器の評価に一般的に用いられるクラークエラーグリッド上に示すと,その測定誤差は20%以下となり,「臨床的測定精度を有する」と評価される「領域A」に全ての測定点が存在し,本手法の有効性が示されたといえる.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Hollow optical-fiber based infrared spectroscopy for measurement of blood glucose level by using multi-reflection prism2016

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

      Biomed. Opt. Express

      巻: 7 ページ: 701-708

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1364/BOE.7.000701

    • 査読あり
  • [学会発表] 赤外中空光ファイバプローブを用いた非侵襲血糖値測定2016

    • 著者名/発表者名
      松浦 祐司,木野 彩子
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡)
    • 年月日
      2016-03-15
  • [学会発表] Non-invasive measurement of blood glucose level based on mid-infrared spectroscopy using optical-fiber probe2016

    • 著者名/発表者名
      S.Kino, Y. Matsuura
    • 学会等名
      The Joint Symposium of 10th International Symposium on Medical, Bio- and Nano-Electronics
    • 発表場所
      Sendai(Japan)
    • 年月日
      2016-03-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Blood glucose measurement in vivo using hollow-fiber based mid-infrared ATR probe with multi-reflection prism2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kino, S.Omori, Y. Matsuura
    • 学会等名
      SPIE Conference on Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XVI
    • 発表場所
      San Francisco(USA)
    • 年月日
      2016-02-12
    • 国際学会
  • [学会発表] 赤外ATRファイバプローブを用いた血糖値インビボ測定2016

    • 著者名/発表者名
      木野 彩子,松浦 祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第36回年次大会
    • 発表場所
      名城大学(名古屋)
    • 年月日
      2016-01-10
  • [産業財産権] 赤外分光法を用いた非侵襲血糖値測定方法2016

    • 発明者名
      松浦 祐司,木野 彩子
    • 権利者名
      松浦 祐司,木野 彩子
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-022711
    • 出願年月日
      2016-02-09

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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