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Non-invasive monitoring of intra-brain drug concentration using near-infrared spectroscopy (chemical NIRS)

使用近红外光谱（化学 NIRS）无创监测脑内药物浓度

基本信息

批准号：
21K19320
负责人：
田代学
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19320/
关键词：
近赤外線分光計（NIRS）核磁気共鳴スペクトロスコピー（MRS）アセトアミノフェンジフェンヒドラミン薬物濃度近赤外線分光法（NIRS）赤外線分光法（FT-IR）核磁気共鳴分光法（MRS）フーリエ変換赤外線分光計（FT-IR）薬物治療ポジトロン断層法（PET）

项目摘要

近赤外線(NIR)を用いてアセトアミノフェンの粉末と水（H2O）を700～2400 nmの波長域において別々に測定したところ、アセトアミノフェン固有のバンドが多数確認されたため、物質の局在確認のためのNIRS測定の対象には十分になりうると考えられた。次に、アセトアミノフェンの粉末に水をドロップする方法でスペクトルの形状変化の観察を続けた結果、アセトアミノフェン固有のバンドの追跡は水溶液中でも可能であることが確認できた。次にアセトアミノフェン水溶液をサンプルとしてアセトアミノフェン濃度を1％～0.01％に可変して調べたところ、十分に検量可能であることを確認した。特に1850～1950 nm付近の波長が最も特徴的であり、この波長域で検量線を引くと十分に定量可能レベルであることが確認された(R2＝0.999程度)。しかしながら、非侵襲的な脳測定に応用するには、人体組織の透過性が高いいわゆる「生体の窓」領域（700～1000 nm）の波長を対象にした再検討が必要と考えられた。追加的検討の結果、873 nm付近の波長域が測定に利用可能と期待された。アセトアミノフェン濃度が0.01％の場合にはこの波長域において水と差があることが認められたため、アセトアミノフェン濃度の定量は困難な可能性があるものの、アセトアミノフェン分子の存在の有無の判定には利用できる可能性があると考えられた。また、過去のMRSを用いた測定結果と比較したところ、NIRSを用いた方法のほうが若干高感度で測定できるものと推測された。加えて、将来的に予定されているdeep learning手法に関連して、NIRS信号のノイズ除去・物質特定を行うための深層学習モデルについて、系列データに基づいたモデルを中心に最新の手法に関する調査を進めた。

Near-infrared ray (NIR) uses いてアセトアミノフェンの powder and water (H2O) を700～2400 The wavelength range of nmにおいて々にmeasurementしたところ、アセトアミノフェン自のバンドがMost confirmedされたため、The Bureau of Materials and Materials is confirming the NIRS measurement of the NIRS measurement.に、アセトアミノフェンのPowder water をドロップする method でスペクトルのShape change の観Observation を続けAs a result, it is possible and possible to confirm the traceability of the aqueous solution in the aqueous solution. Aqueous solution of をサアセトアミノフェンをサンプルとしてアセトアミノフェン concentration を1% ~0.01% can be adjusted and adjusted, and the amount of ten percent can be confirmed. Special 1850～1950 The wavelength range near nm is the most special, and the measurement line in the wavelength range is very quantitative, and it is possible to confirm the measurement (R2 = 0.999 degree).しかしながら, non-invasive な脳に応 use するには, human tissue permeability が高いいわゆる「生の窓」field (700～1000 nm) wavelength is the same as the wavelength. It is expected that the additional research results and measurements in the near wavelength range of 873 nm will be available. It is suitable for use in wavelength range when concentration is 0.01%.いて水と difference があることが cognize められたため、アセトアミノフェン thick The degree of quantification is difficult and the possibility is the same, and the existence and absence of the molecule is judged and the possibility is tested.また、Previous MRS measurement results were compared using the いた method, and NIRS measurement results were measured using the いた method with high sensitivity, and the results were speculated. Add えて, the future will be decided されているdeep The learning technique is related to the relationship, the NIRS signal is removed, and the material is specific to the line. The deep learning The latest technique of the series of デデルについて, the series of データにbased づいたモデルをcenter and the investigation of デデルについて.