非接触・非拘束の生体組織光学定数測定法と筋疲労モニタリング

腱鞘炎などの蓄積外傷性障害においては,血流状態が重要な要因であり,近赤外分光法(NIRS)を利用すれば血行動態や組織性状を把握し簡便に作業管理や診断するシステムができる可能性がある。第一の目的は,実用性,簡便性向上のために筋肉や腱の状態を非接触で計測するための基礎を確立することであり,非接触で光学定数測定の定量性を確保するための理論・実測での検討を行う。弟二の目的は,非拘束的に血液量と酸素濃度をモニタリングできるよう,小型化・ワイヤレス化を推進し,非接触と非拘束で幅広い用途へ適用できる可能性を示すことである。前年度の理論解析(モンテカルロシミュレーション)により,光源から数cmの光強度分布を調べること(空間分解法)により,非接触でも深部の組織の吸収係数の絶対値を算出できる可能性が示されている。今年度は,主にワイヤレス式の非拘束計測装置の試作と定量性の検証を行った。装置の試作:装置は現有の非接触計測も可能な組織酸素モニタを基本とし,表面実装化した送受光回路とBlue-tooth通信回路を4×2.5×1.5cmの樹脂に組込み,非拘束での酸素濃度計測が可能となった。定量性の検証:理論解析データをもとにして空間分解法で筋・腱組織の酸素濃度を定量化する演算式を求めた。試作した装置と演算式を用いてヒト血液を用いた模擬試料実験を行った結果,有線式以上の良好なSN比で高精度測定できることが明らかとなった。また,ヒトを対象とした実測でも,安静時の組織酸素飽和度は70%程度と妥当な測定結果を得た。2年の研究を通して,非接触計測と非拘束計測の基礎を確立することができた。

腱鞘炎などの蓄積外傷性障害においては,血流状態が重要な要因であり,近赤外分光法(NIRS)を利用すれば血行動態や組織性状を把握し簡便に作業管理や診断するシステムができる可能性がある。第一の目的は,実用性,簡便性向上のために筋肉や腱の状態を非接触で計測するための基礎を確立することであり,非接触で光学定数測定の定量性を確保するための理論・実測での検討を行う。弟二の目的は,非拘束的に血液量と酸素濃度をモニタリングできるよう,小型化・ワイヤレス化を推進し,非接触と非拘束で幅広い用途へ適用できる可能性を示すことである。前年度の理論解析(モンテカルロシミュレーション)により,光源から数cmの光強度分布を調べること(空間分解法)により,非接触でも深部の組織の吸収係数の絶対値を算出できる可能性が示されている。今年度は,主にワイヤレス式の非拘束計測装置の試作と定量性の検証を行った。装置の試作:装置は現有の非接触計測も可能な組織酸素モニタを基本とし,表面実装化した送受光回路とBlue-tooth通信回路を4×2.5×1.5cmの樹脂に組込み,非拘束での酸素濃度計測が可能となった。定量性の検証:理論解析データをもとにして空間分解法で筋・腱組織の酸素濃度を定量化する演算式を求めた。試作した装置と演算式を用いてヒト血液を用いた模擬試料実験を行った結果,有線式以上の良好なSN比で高精度測定できることが明らかとなった。また,ヒトを対象とした実測でも,安静時の組織酸素飽和度は70%程度と妥当な測定結果を得た。2年の研究を通して,非接触計測と非拘束計測の基礎を確立することができた。