フェムト秒2色パルス光を用いた時間分解施光分散測定法の開発と血糖測定への応用

飞秒双色脉冲光时间分辨光色散测量方法的开发及其在血糖测量中的应用

• 批准号: 13750045
• 负责人: 安井 武史
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750045/
• 关键词: 血糖値; フェムト秒パルス光; グルコース; 干渉; 散乱光; 旋光性; 屈折率; フェムト秒パルス; 時間分解; 施光性; 血糖値; フェムト秒パルス光; グルコース; 干渉; 散乱光; 旋光性; 屈折率; フェムト秒パルス; 時間分解; 施光性

光学的血糖測定法は、糖尿病患者の血糖値測定(血中グルコース濃度)を非観血化する有力な手段として期待されている一般に血液は強い光散乱体であるが、従来の光学的血糖測定では血中散乱効果を考慮していなかったため、十分な精度が得られていなかった。このような問題を解決するために、フェムト秒パルス光を用いた散乱光除去型血糖測定法に関する研究を行った。(1)フェムト秒2色パルス光の利用グルコース溶液に赤色と青色の超短パルス光を同時に入射すると(フェムト秒2色パルス光)、屈折率分散により青色パルス光が赤色パルス光より遅れて出射される。この時間遅延量がグルコース濃度に依存することを利用して、血糖測定を行った。その結果、測定精度は118.3mg/dl、感度は222(mg/dl)/fsであった。散乱光除去に関しては生体レベルの1/2まで測定できたが、それ以上では青色パルス光の散乱現象が顕著になるため測定できなかった。また、従来の干渉計測で問題とされた外乱の影響が準共通光路配置によりキャンセルできた。(2)フェムト秒単色パルス光の利用グルコース溶液に赤色超短パルス光を入射すると、その通過に要する時間はグルコース濃度に依存して変化するので、これを利用して血糖測定を行う。本手法では、グルコース濃度依存がフェムト秒2色パルス光を用いた場合よりも10倍大きいため123[mg/dl)/fs]、高精度な測定(3.8mg/dl)が可能となった。散乱光除去に関しては、散乱効果が比較的小さな赤色単色パルス光の利用により、生体レベルの散乱体入りグルコース溶液での測定が可能となった。一方、直線偏光の赤色パルス光をグルコース溶液に入射すると、偏光面がグルコース濃度に依存して回転する。このような旋光特性を利用して血糖測定を行ったところ、測定精度63.4mg/dl、感度36(mg/dl)/mdegが得られた。

通常预计光学血糖测量是糖尿病患者中脱染性血糖测量的强大手段，尽管血液通常是强光散射剂，但常规的光学血糖测量并未考虑到血液散射的作用，但未获得足够的精度。为了解决这个问题，使用飞秒脉冲光进行了对散射的光型血糖测量方法进行研究。 （1）使用飞秒的两色脉冲脉冲光同时出现在葡萄糖溶液（飞秒两彩色的脉冲光）上时，蓝色脉冲光的发射晚于由于折射式成分而引起的红色脉冲光。使用此时间延迟量取决于葡萄糖浓度的事实进行了血糖测量。结果，测量精度为118.3 mg/dL，灵敏度为222（mg/dl）/fs。测量散射的光最高生物学水平的1/2，但由于蓝色脉冲光的散射现象变得更加明显，因此无法进行测量。此外，在常规干涉法中，干扰的效果可以通过准官方光学路径排列取消。 （2）使用飞秒单色脉冲脉冲时，当红色超短脉冲光入射在葡萄糖溶液上时，其过去所需的时间取决于葡萄糖浓度，因此使用此测量血糖。这种方法允许高精度测量（3.8 mg/dl）/fs），因为使用飞秒两色脉冲光时，葡萄糖浓度依赖性比使用的葡萄糖浓度依赖性大10倍。关于散射的光清除，使用具有相对较小散射效果的红色单色脉冲光，因此可以用含有生物水平的散射剂的葡萄糖溶液进行测量。另一方面，当线性极化的红色脉冲光进入葡萄糖溶液时，极化平面根据葡萄糖浓度旋转。使用这些光学旋转特性进行了血糖测量，测量精度为63.4 mg/dl，灵敏度为36（mg/dl）/MDEG。