独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长中钵良二]（以下简称“AIST”）电子与光子技术研究部[研究总监Satoshi Haraichi]光学传感组首席研究员Yukimitsu Furukawa完成了原型光谱装置，可以有效测量穿过生物体的微弱光并分析血液成分。
这个原型是近红外光高灵敏度、高速度光谱学其特点是可以随身携带，携带方便。由于可以捕捉穿过生物体的微弱光的连续波动，因此可以实时监测血液中所含的脂质，而无需抽血。它允许人们在家中或工作中管理每日卡路里，并有望有助于预防代谢综合征。此外，未来，预计该技术将发展到与各种疾病相关的物质的无创监测。
该技术的详细信息将于2014年10月15日至17日在Pacifico Yokohama（神奈川县横滨市）举行的Interopt 2014上公布。
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| 用于无创血液成分测量的原型光谱装置 |
最近，从预防医学的角度来看，可以在家庭或工作中轻松使用的血液成分检测设备引起了人们的极大兴趣。例如，需要一种能够直观地呈现热量摄入管理和健康管理指标的技术，以预防糖尿病、动脉硬化和高脂血症，这些疾病会导致心肌梗塞和脑梗塞。由于对生活习惯病的危机感，抑制脂肪吸收的特定保健食品受到关注，由此可见对脂肪摄入的高度关注。然而，由于通过膳食摄入的成分需要时间才能反映在体重和体脂肪的变化上，因此存在仅使用现有的体重秤和体脂肪体重计无法管理日常膳食质量的问题。
产业技术研究所进行无创生物仪器的研究开发，2005年至2010年，在新能源产业技术综合开发机构的“高精度眼底成像设备研究开发项目”下，开发了通过光学透明“眼睛”早期诊断糖尿病视网膜病变的技术，并开发出实用的原型装置。
此外，在经济增长和饮食西化导致糖尿病和代谢综合症迅速增加的背景下，我们的目标是开发有助于预防医疗的技术，并致力于开发可测量不透明体内透射光的血液检查技术，同时将光强度保持在安全水平。这次，AIST开发了一种具有世界最高灵敏度的光谱仪，可以对穿过生物体的微弱光进行光谱分析，这是使用传统技术难以测量的。研究团队完成了一种小型原型设备，能够高速、稳定地测量，并且易于个人携带。
进入活体组织的光会很快衰减，因此利用光获取活体内部信息的主流方法是测量光照射表面附近漫反射的光。但是，为了获得活体内部更准确的信息，最好使用穿过活体的光。然而，传统的检测技术存在传输光弱、测量（曝光）时间长、测量过程中如果身体移动则无法正确获取信号、无法跟踪动态变化等问题。如果增加照射光源的强度，透射光也会变得更强，因此会更容易测量。信噪比（信噪比）得到改善，但从安全角度来看，可以照射到生物体的光强度是有限的。
这次，我们解决了这些问题，通过收集大范围的光，即使是微弱的光也能进行高速光谱分析，其灵敏度是传统光谱仪的1000倍以上，并且可以在安全的入射光强度下对来自生物体的透射光进行实时光谱测量。我们这次原型设计的设备作为确定透射光光谱的方法，不限制光源面积。傅立叶光谱被采用作为基础技术。此外，我们还设计了即使在深度观察活体时也能有效地将透射光引入设备的方法，并且我们还设计了有效利用偏振特性的方法。
图1（a）是AIST在研发之初设计并生产的原型机，图1（b）是当前的原型机。在提高稳定性和可操作性的同时，也做到了更小、更轻，更加便携。
| (a)： |
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图1 使用高灵敏度光谱分析技术的无创血液检测原型 |
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(a) 最初开发的高灵敏度光谱仪的原型
(b) 该原型机还实现了高稳定性和便携性
将手指插入光纤开口即可测量血脂 |
图2是用我们这次试制的光谱仪测量的透射光谱，显示了与脂质对应的波长成分的强度随时间的变化。可以测量脂质诱导信号的有规律和周期性的增加和减少。血管响应脉动而反复收缩和扩张，因此通过从测量的光谱中仅提取周期性波动的成分，可以区分和检测血液中存在的成分。
当我们使用我们原型的光谱装置测量餐前和餐后的血脂成分时，我们发现中性脂肪水平在餐后增加，并在大约 4 小时后达到峰值（图 3）。
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图2 脉动引起的光谱强度波动示例
每个周期都会显示由于脉动而导致的吸光度变化。 （10秒约14个周期） |
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图3 使用开发的原型设备进行指尖血脂测量
午餐后血液中性脂肪如何增加和减少 |
此次完成的高灵敏度光谱仪将于下财年由我们合作的公司推向市场。他们还计划改进光谱分析算法，以对各种血液成分进行非侵入性测量。特别是，我们的目标是实现更必要的血液成分的实时测量，例如血糖水平。