高輝度中赤外レーザーで糖だけを正確に捉えることができる非侵襲血糖値センサー技術の開発

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■「高輝度中赤外レーザー」で糖だけを正確に捉えることができる「非侵襲血糖値センサー」技術の開発｜量子科学技術研究開発機構（QST）

採血なしに指先で光に触れるだけで血糖値が測定できる｜「高輝度中赤外レーザー」で糖だけを正確に捉えることができる「非侵襲血糖値センサー」技術の開発｜量子科学技術研究開発機構（QST）

参考画像：採血が不要、非侵襲血糖値センサーの実用化に挑戦（2017/8/18、量子科学技術研究開発機構プレスリリース）｜スクリーンショット

採血が不要、非侵襲血糖値センサーの実用化に挑戦

（2017/8/18、量子科学技術研究開発機構プレスリリース）

山川考一グループリーダーらは、固体レーザーの最先端技術と光パラメトリック発振（OPO）技術2)を融合することにより、世界で初めて手のひらサイズの高輝度中赤外レーザーの開発に成功し、一定の条件の下、国際標準化機構（ISO）3)が定める測定精度（血糖値75mg/dl未満では±15mg/dl以内、75mg/dl以上では±20％以内に測定値の95％以上が入っていれば合格）を満たす非侵襲血糖測定技術を初めて確立しました。

量子科学技術研究開発機構の研究グループは、採血をせずに指に光を当てるだけで血糖値を測定できる技術を開発しました。

具体的に言えば、波長6μm～9μmの「高輝度中赤外レーザー」と呼ばれるレーザーを利用し、糖だけを正確に捉えることができる「非侵襲血糖値センサー」技術の開発を行ないました。

■背景・既存の技術

これまで糖尿病患者は自身の血糖値を調べるためには針を刺して採血することによる苦痛や何度も血糖値を測定しなければならないわずらわしさ、精神的ストレス、感染症のリスクなどの問題があり、非侵襲性の採血を不要とする測定技術が望まれており、このブログでも採血不要で血糖値などを測定する技術（非侵襲性の測定技術）を紹介してきました。

これらは近赤外光を照射することによる生体透過光あるいは反射光を利用し、グルコースの光吸収を計測するものや、温度や血中酸素飽和度を測定することにより間接的に血糖値を求めるものです。

近赤外光を用いて非侵襲で血糖値を測定する場合、近赤外光は生体上皮の毛細血管まで到達しやすいものの、例えば波長1.5 μmの光に対するグルコースの吸収に起因する光強度の変化率はわずか0.4％程度に過ぎません。

このため、検出される光強度は、グルコース以外の各種血液中の物質（タンパク質、脂質等）の影響を大きく受けます。

現在、複雑な計算を用いてグルコース成分だけを取り出す工夫が試みられていますが、臨床に必要とされる十分な測定精度を得ることができていません。

また、グルコース以外に起因する吸収は、環境条件（体温等）の影響を大きく受けることも実用化の妨げとなり、日本の厚生労働省や米国FDA（Food and Drug Administration）の承認は得られていません。

一方中赤外領域では、特定の物質のみに選択的に光エネルギーを吸収させることができるため、比較的容易にグルコースの吸収を計測することが可能ですが、しかし、セラミックヒーターなどの従来光源の中赤外領域での輝度が極端に低いため、血糖測定に必要とされる十分な精度が得られませんでした。

しかし、今回のプレスリリースによれば、従来の非侵襲血糖測定技術では、近赤外光を照射する測定の場合、糖以外のタンパク質、脂質などの各種の血液中の成分や体温などの環境条件の影響を大きく受けるため、臨床応用に耐える精度を得ることはできていなかったそうです。

また、中赤外領域では、特定の物質のみに選択的に光エネルギーを吸収させることができるため、グルコースの吸収を計測することができるのですが、セラミックヒーターなどの従来光源の中赤外領域での輝度が極端に低いため、血糖測定に必要とされる十分な精度が得られなかったそうです。