赤外吸収による生体ガスの分類

2023.02.13 By 昭和大学 富士吉田教育部 教授( 員外)  山本 雅人

バイオ

研究者情報

富士吉田教育部 教授( 員外)
山本 雅人

関連キーワード

周辺空気からの菌種判別、 呼気からの歯周病判別の可能性、 動物飼育ケージ内の床敷き周辺空気の赤外吸収スペクトル解析、 周辺空気モニターによる人間の健康管理の可能性、 赤外光を用いた家庭内ヘルスメーターの基礎

シーズ内容や、それに関する特許などの情報について

 病気や健康状態の指標として用いられるバイオマーカーは、これまで多くの場合、特定の分子種として示されてきた。本研究では、生体ガスを含む気体試料を多様な条件で得て、高分解能赤外吸収スペクトル測定し、蓄積してきた。これらを解析した結果、赤外線領域の複数の特定波長での吸収の度合いから、生体ガス源の特徴をある程度の詳細さで判別できることがわかってきた。つまり、バイオマーカー分子を特定せずに、ガス源周辺空気の赤外吸収から、「におい」と似た特徴的な情報が、非接触で簡便に得られつつある。その結果、周辺空気から菌種を判別する方法について特許(1)を取得し、論文(2-3)でも報告した。さらに、歯周病などヒトの病気と関わる兆候の早期検出の可能性についても現在、調査中である。
 赤外線レーザーや近赤外LED などの開発により、赤外~近赤外領域でも目的の波長での光源が得られつつある。これらを用いれば高感度常時モニターが任意のオープンスペースで可能になり、応用の可能性が家庭を含む社会全体に広がる。
(1) 山本雅人、稲垣昌博、荒田悟、「微生物のスクリーニング方法及びスクリーニング装置」、特許第6581171 号、登録日:2019 年9 月6 日
(2) Hidehiko Honda, Masato Yamamoto, Satoru Arata, Hirokazu Kobayashi, Masahiro Inagaki, Decision tree–based identificationof Staphylococcus aureus via infraredspectral analysis of ambient gas.Analytical and Bioanalytical Chemistry,414, 1049–1059 (2022). https://doi.org/10.1007/s00216-021-03729-2
(3) Masato Yamamoto, Satoru Arata,Kunihiko Fukuchi, Hidehiko Honda,H i r o k a z u K o b a y a s h i , M a s a h i r oI n a g a k i , C l a s s i f i c a t i o n o f g a s e saround Pseudomonas aeruginosaand Acinetobacter baumannii byinfrared spectroscopy. Journal ofM i c r o b i o l o g i c a l M e t h o d s , 1 9 6 ,106474-106481, (2022). ISSN 0167-7 0 1 2 , h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 /
j.mimet.2022.106474.

想定される産業への応用

〇 呼気や皮膚ガス、唾液や排泄物周辺のにおう気体など、ヒト周辺の空気に含まれる、健康と関わる潜在的な情報が引き出せるようになれば、以下のような応用が実現するかもしれない。
〇 患者さんのために → 感染症の原因菌をその場で知ることができれば、適切な抗生物質で即時に対処でき、病理検査で確定するまでに進行する症状悪化や耐性菌の出現が防げる可能性が高くなる。
〇 臨床の現場の安全のために → 病院や福祉施設などで耐性菌出現が早期にわかる環境モニタリングを超高感度で常時実施できるようになるかもしれない。
〇 社会全体のために → 病気やその予兆に対応するキーバンド情報が見出されることで、赤外線を使って分子レベルの情報に基づいた新しいヘルスメーターを提案できる可能性がある。例えばトイレの便器に設置すれば、腸内細菌バランスの変化が日々確認できるようになるだろう。こうした赤外線ヘルスメーターが一般化できれば、健康寿命の延伸だけでなく、予防医学や社会保障費の低減などにも貢献できると考えられる。

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