医科歯科大,皮膚ガスの可視化装置を開発

東京医科歯科大学の研究グループは,経皮放出される血中揮発性成分の濃度分布の非侵襲的リアルタイムイメージング装置(sniff-cam)を開発し,発汗が少なく表皮が薄い耳周辺領域,中でも耳道開口部が血液中に含まれる揮発性成分の非観血計測に適した部位であることを発見した(ニュースリリース)。

皮膚ガス放出の理解には,広大な面積を有し,身体の部位により汗腺の密度,表皮層数などが異なる皮膚特性と皮膚ガス放出を関連付けた実験的計測が必要であり,従来法では,一定面積から一定時間中に放出される皮膚ガス総量の分析が必要となるため,詳細な皮膚ガス成分の評価が困難だった。

研究グループは,この研究課題を解決するため,ヒト皮膚から経皮的に放出される血中VOCsの濃度分布を経時的に観察可能な「ガスイメージング装置(探嗅(たんきゅう)カメラ)」を開発した。また,経皮ガスの放出を模倣した新たなガス負荷法,および複雑な曲面を有する体表面における正確なガスイメージングを実現するためのフィッティングデバイス(二次元真弧:マコ)を新規に開発した。

実証実験として汗腺密度や表皮層数の異なる手掌,手指,手背,足裏,耳を対象部位として一定量のアルコール飲料を摂取後の健常被験者より放出される皮膚ガス中のエタノール,そして代謝産物であるアセトアルデヒドの濃度分布をリアルタイムに画像化し,アルコール代謝の非侵襲モニタリングに成功した。

そして,従来の手法では観察することの困難であった「身体部位により異なる汗腺分布および表皮層数」と「皮膚から放出されるVOCs」の関係の考察が可能になった。特に,薄い表皮下に毛細血管が密に分布し,かつ汗腺の少ない耳周辺領域が経皮VOCs計測に適する部位であることを明らかにでき,今後の「皮膚での血液ガス計測」に繋がる大きな成果となった。

探嗅カメラがエタノール(またはアセトアルデヒド)を検出する仕組みには,補酵素ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)依存型アルコール脱水素酵素(ADH)の触媒反応を用いたバイオ蛍光法を用いている。高感度なカメラの前方に酸化型NAD(NAD+)で湿潤させたADH固定化メッシュを設置し,エタノールガスを負荷すると酵素反応によって還元型NAD(NADH)が新たに生じる。

このNADHは波長340nmの紫外光照射により波長490nmの蛍光を生じ,蛍光の強度が負荷されたエタノールガス濃度と相関することからADH固定化メッシュ上の蛍光強度分布をカメラで記録することで,エタノールガス濃度分布が得られる。

この研究結果により,新規なウェアラブル型ヘルスケア機器の研究開発を加速することができるとし,また非侵襲・無意識下での代謝状態モニタリングの他,疾患の新規な早期スクリーニング法,さらには「人工の探知アラート犬」の開発が期待されるという。

キーワード:

関連記事

  • 京大、光超音波イメージングを用いてケロイドの再発兆候を三次元可視化

    京都大学の研究グループは、光超音波イメージングを用いて、ケロイドの再発に微小循環の高酸素化が生じることを明らかにした(ニュースリリース)。 ケロイドは難治性皮膚疾患の一つであり、強いかゆみや痛みを生じる。ステロイド局所注…

    2026.05.13
  • 大阪公立大、中赤外線カメラ1台で体温・呼吸・心拍の同時計測を実現

    大阪公立大学は、1台の中波赤外線(MWIR)カメラで、人の体温・呼吸数・心拍数を非接触で同時に測定する方法を開発した(ニュースリリース)。 今まで感染症のスクリーニングでは、赤外線カメラによる体温測定が中心でしたが、発熱…

    2026.03.12
  • 芝浦工大など、不可視光を可視化する有機結晶材料を開発

    芝浦工業大学、早稲田大学、東京科学大学は、人の目には見えない紫外光や近赤外光を、色として可視化できる新しい有機結晶材料を開発した(ニュースリリース)。 不可視光である紫外光(<400nm)や近赤外光(>800nm)は、エ…

    2026.01.29
  • 高知工科大、光と温度制御で分子構造変化の過程を可視化

    高知工科大学の研究グループは、アントラセン[4+4]光環化付加反応の反応速度を大幅に遅らせ、反応途中の中間状態を世界で初めて直接可視化することに成功した(ニュースリリース)。 アントラセンは、炭化水素化合物の一つで、発光…

    2025.12.01
  • 【interOpto2025】夏目光学、可視化実験用モデルを展示

    interOpto / 光とレーザーの科学技術フェアで、夏目光学【可視化技術フェア No. B-16】は、可視化実験用モデルを展示している。 展示されていたのは、エンジンのシリンダーなど車載部品をガラスで製造したものだ。…

    2025.11.12

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア