米乐m6官方网站（AIST；院长：Ryoji Chubachi）光学传感组的Hiromitsu Furukawa（高级研究员）（所长：Satoshi Haraichi）开发了一种原型光谱仪，可通过有效收集微弱的身体穿透光来对血液中的物质进行非侵入性检测。

光谱仪的主要特点是高灵敏度、近红外光的高速测量和便携性。这些实现了通过身体的微弱透射光的连续测量来实时监测血脂水平，而不是传统的抽血检测。预计未来。

这项技术的详细信息将在 2014 年 10 月 15 日至 17 日在 Pacifico Yokohama（神奈川县横滨）举行的 InterOpto 2014 上公布。

用于无创测量血液中物质的原型光谱仪

可以在家庭或工作中轻松使用的血液监测设备最近从预防医学的角度引起了极大的关注。例如，如果可以从这些设备中提取卡路里摄入量或健康状况晴雨表，那么它将有助于管理健康风险和饮食习惯，从而预防与生活方式相关的疾病，如糖尿病、动脉硬化、高脂血症等可能导致心肌梗塞和脑梗塞的疾病。最近，随着越来越多的人担心生活习惯病，抑制脂肪吸收的“特定保健用途食品（FOSHU）”越来越受欢迎，脂肪的摄入量引起了人们的关注。然而，膳食的营养成分需要很长时间才能体现在体重或体脂的变化上。因此，仅靠现有的体重和体脂秤无法进行每日膳食质量的管理，这是一个重大问题。

AIST 一直在进行非侵入性生物测量的研究和开发。 2005年至2010年，AIST通过新能源产业技术综合开发机构的“高精度视网膜成像装置研究开发项目”，开发了可通过光学透明“眼睛”检测到的糖尿病性视网膜病变和恶性高血压的早期诊断技术，并制造出实用的原型机。

随着日本经济的增长和饮食的西化，糖尿病和代谢综合症正在迅速增加，AIST 还致力于开发有助于预防医学的技术，例如通过不透明人体测量光强度低于安全阈值的微弱透射光的血液检测技术。在本研究中，AIST开发了世界上灵敏度最高的光谱仪。 AIST 完成了一个紧凑且便携式的原型，可以执行快速且稳定的测量。

漫反射法是利用光获取人体内部信号的主流方法，因为光进入人体后立即衰减。当然，穿透人体的光可以提供丰富的人体内部信息，但现有的光谱仪对于微弱的信号需要较长的测量时间（曝光），这会导致测量过程中身体移动时难以正确获取信号或跟上动态变化等问题。不能采用更强的光来提高信噪比 (S/N)，因为从安全角度来看，可用于照射身体的光强度是有限的。

在这项研究中，这些问题通过收集大面积的光得到了解决，这样即使是微弱的光也可以快速测量。结果，其灵敏度比现有光谱仪高出 1,000 倍以上，从而能够在入射光强度保持在安全范围内的同时对人体穿透光进行实时光谱分析。在研制的原型光谱仪中，采用傅里叶变换光谱作为基础，不受光源面积的限制。此外，还增加了一些增强灵敏度的发明，包括将穿透光从大体积物体有效引导到器件以及有效利用偏振特性。

图1（a）显示了AIST在研发初期设计和制造的原型，而图1（b）显示了最新的原型设备。除了提高安全性和可操作性之外，该设备还通过减小尺寸和重量而变得更便于运输。

(a)

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图 1：使用高灵敏度光谱进行无创血液检测的原型设备 (a) 初期开发的高灵敏度光谱仪样机 (b) 最新的原型设备，具有更高的稳定性和便携性 通过将指尖放在光纤的开口上来测量血脂。

图2显示了与所开发的光谱仪测量的血脂相对应的波长处的光强度的时间依赖性。它表明来自脂质的信号表现出规则和周期性的变化。由于血管随着脉动反复收缩和扩张，因此可以通过从测量的光谱中仅提取具有周期性变化的信号来检测血液中的物质。

根据开发的光谱仪的测量，估算了餐前和餐后血液中的脂质成分。分析显示，餐后甘油三酯升高，并在约 4 小时后达到峰值（图 3）。

图 2：脉动引起的光谱强度变化的示例 每个循环表示由脉动引起的吸光度变化（10 秒内大约 14 个循环）。

图3：使用开发的光谱仪测量指尖获得的血脂水平 午餐后血液中的甘油三酯升高，然后降低。

与 AIST 合作研发的公司计划在下一财年将这款高灵敏度光谱仪推向市场。 AIST 计划改进该设备和光谱分析的各种算法，以对血液中的物质（例如血糖）进行非侵入性实时测量。