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量子生命科学研究部

レーザー医療応用研究グループ

リーダー 山川 考一
 

研究の概要

 
○健康長寿社会を支える非侵襲生体センシングデバイスの開発

レーザー医療応用研究グループでは、先端固体レーザーと光パラメトリック発振技術を融合することにより、従来の黒体放射に比べて10億倍も強い尖塔出力を有する中赤外レーザーの発生に成功しました。このレーザーを用いて手のひらサイズの非侵襲血糖値センサーをはじめ、さまざまな非侵襲生体センシングデバイスの開発を行っています。


 
〇原子力に端を発する光・レーザー技術の医療利用

治療が必要な方の身体の負担を最小限に抑え、患部を見ながら精密治療出来る器具を開発しています。
(株)OKファイバーテクノロジー(量子科学技術研究開発機構認定ベンチャー事業)にて事業化へ踏み出しました。(pdfへのリンク)


 

メンバー

 山川考一  リーダー 
 岡潔  上席研究員 業績(pdfへのリンク) 
 青山誠  主幹研究員 
 赤羽温  主幹研究員 
 

主な研究成果

 
○手のひらサイズの非侵襲血糖値センサーの開発

世界で約4億2,000万人と見られる糖尿病患者は指などを針で穿刺して血糖測定を行わなければならず、苦痛や精神的ストレス、さらに感染症の危険を伴うなどの多くの問題をかかえています。このため、各種の光を用いる非侵襲血糖測定技術について20数年にわたり世界中の多くの研究機関や企業などで熾烈な開発競争が行われてきましたが、いまだ臨床に求められる測定技術は実用化されていません。

我々は先端固体レーザーと光パラメトリック発振技術を融合することにより、従来の黒体放射に比べて10億倍も強い尖塔出力を発生することに成功しました。このレーザーを用いて手のひらサイズの非侵襲血糖値センサーを開発し、採血型自己血糖計(SMBG)との比較検証を行ったところ、複数の健常者に対して臨床に求められる測定精度を満たすことを確認しました。

この開発により、従来の採血型自己血糖計(SMBG)に代わり糖尿病患者が痛みを伴わず日常の血糖値管理ができるようになれば、患者のQOL向上につながります。さらに非侵襲の特長を生かして会社や公共施設、ドラッグストアなどに設置できれば、健常者の予防意識を高めて糖尿病人口の増加を抑制することも期待できます。

 
 
針を刺さず採血が不要。指で触れるだけで血糖値が測定できます。
 
 
超小型マイクロチップYb:YAGレーザー(左)と光パラメトリック発振器(右)
 

主な業績(論文、受賞、プレス発表等)

  • 1) 「見えてきた巨大市場 —非侵襲血糖値センサーの開発」
    月刊オプトロニクス、pp.108-109、2016年4月号
  • 2) 「手のひらサイズの非侵襲血糖値センサー」
    山川考一、ヘルスケアを支えるバイオ計測、シーエムシー出版、pp.131-135、2016年3月
  • 3) 「中赤外レーザーを用いた非侵襲血糖測定器の開発(招待講演)」
    山川 考一、第15回日本糖尿病情報学会年次学術集会、抄録集p.25、2015年8月
  • 4) 「非侵襲センシングで採血なしに生活習慣病チェック」
    日経エレクトロニクス,pp.92-93、2015年6月号
  • 5) 「未踏領域を開くデジタル医療 -デジタル技術、医療に革命-」
    日経ビジネス,pp.70-72、2015年5月11日号
  • 6) 「手のひらサイズの非侵襲血糖値センサーが登場」、日経デジタルヘルス,2015年4月14日オンライン版http://techon.nikkeibp.co.jp/article/EVENT/20150414/414180/?ST=ndh
  • 7) 「中赤外レーザーを用いた非侵襲血糖測定器の開発(招待講演)」
    山川 考一、第29回日本医学会総会2015、論文要旨集p.79、2015年4月
  • 8) "Stabilization of a high-order harmonic generation seeded extreme ultraviolet free electron laser by time-synchronization control with electro-optic sampling,”
    H. Tomizawa, T. Sato, K. Ogawa, K. Togawa, T. Tanaka, T. Hara, M. Yabashi, H. Tanaka,T. Ishikawa, T. Togashi, S. Matsubara, Y. Okayasu, T. Watanabe, E.J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, S. Owada, A. Iwasaki, and K. Yamanouchi
    High Power Laser Science and Engineering, Vol. 3, e14, 10 pages (April 2015)
  • 9) " Extreme ultraviolet free electron laser seeded by high-order harmonic,”
    T. Togashi, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, T. Sato, A. Iwasaki, S. Owada, K. Yamanouchi, T. Hara, S. Matsubara, T. Oshima, Y. Otake, T. Tamasaku, H. Tanaka, T. Tanaka, H. Tomizawa, T. Watanabe, M. Yabashi, K. Ishikawa, RADIATION PHYSICS AND CHEMISTRY, vol. 93, pp. 25-32 (December 2013)
  • 10) "Full-coherent free electron laser seeded by 13th- and 15th-order harmonics of near-infrared femtosecond laser pulses,”
    T. Sato, A. Iwasaki, S. Owada, K. Yamanouchi, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, T. Togashi, K. Fukami, T. Hatsui, T. Hara, T. Kameshima, H. Kitamura, N. Kumagai, S. Matsubara, M. Nagasono, H. Ohashi, T. Oshima, Y. Otake, T. Shintake, T. Tamasaku, H. Tanaka, T. Tanaka, K. Togawa, H. Tomizawa, T. Watanabe, M. Yabashi, K. Ishikawa, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 46, 164006 (6pp) (13 August 2013)
  • 11) " Ultrafast, Optical Parametric Chirped-pulse Amplification System using a Block of Transparent Material for Pulse Stretching and Compression,"
    Koichi Yamakawa, Yutaka Akahane and Kanade Ogawa, Journal of Laser Micro/ Nano Engineering, vol. 7, No. 3, pp. 316-319 (NOV 2012)
  • 12) "Photoionization of atoms and molecules by intense EUV-FEL pulses and FEL seeded by high-order harmonics of ultrashort laser pulses,"
    A. Iwasaki, T. Sato, S. Owada, T. Togashi, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, F Kannari, A. Yagishita, M. Nagasono, M. Yabashi, T. Ishikawa, and K. Yamanouchi, The Review of Laser Engineering, vol. 40, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol.44, No. 9, pp. 687-690 (SEP 2012)
  • 13) "Determination of the absolute two-photon ionization cross section of He by an XUV free electron laser,"
    T. Sato, A. Iwasaki, K. Ishibashi, K. T Okino, K. Yamanouchi, J. Adachi, A. Yagishita, H. Yazawa, F Kannari, M. Aoyama, K. Yamakawa, K. Midorikawa, H. Nakano, M. Yabashi, M. Nagasono, A. Higashiya, and T. Ishikawa, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol.44, 161001(5pp) (28 August 2011)
  • 14) "Three-photon double ionization of Ar studied by photoelectron spectroscopy using an extreme ultraviolet free-electron laser: manifestation of resonance states of an intermediate Ar+ ion,"
    N. Miyauch, J. Adachi, A. Yagishita, T. Sako, F. Koike, T. Sato, A. Iwasaki, T. Okino, K. Yamanouchi, K. Midorikawa, K. Yamakawa, F. Kannari, H. Nakano, M. Nagasono, K. Tono, M. Yabashi, T. Ishikawa, T. Togashi, H. Ohashi, H. Kimura and Y. Senba, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol.44, 071001(7pp) (28 August 2011)
  • 15) "Extreme ultraviolet free electron laser seeded with high-orderharmonic of Ti:sapphire laser,"
    Tadashi. Togashi, Eiji. J. Takahashi, Katsumi Midorikawa, Makoto Aoyama, Koichi Yamakawa, Takahiro Sato, Atsushi Iwasaki, Shigeki Owada, Tomoya Okino, Kaoru Yamanouchi, Fumihiko Kannari, Akira Yagishita, Hidetoshi Nakano, Marie E. Couprie, Kenji Fukami, Takaki Hatsui, Toru Hara, Takashi Kameshima, Hideo Kitamura, Noritaka Kumagai, Shinichi Matsubara, Mitsuru Nagasono, Haruhiko Ohashi, Takashi Ohshima, Yuji Otake, Tsumoru Shintake, Kenji Tamasaku, Hitoshi Tanaka, Takashi Tanaka, Kazuaki Togawa, Hiromitsu Tomizawa, Takahiro Watanabe, Makina Yabashi, and Tetsuya Ishikawa, Opt. Express, vol. 19, pp. 317-324 (2011)
  • 16) 「グリズム対を用いた光ファイバパルス伸張型チャープパルス増幅システムでの残留3次分散補償」
    小川 奏,赤羽 温,辻 公一,山川 考一、レーザー研究、vol. 38, No. 10, pp. 779-783、2010年10月
  • 17) “Compression of idler pulses with an identical positive dispersive media to signal pulse stretcher in ultrafast optical-parametric chirped-pulse amplification,”
    Y. Akahane, K. Ogawa, K. Tsuji, M. Aoyama, K. Yamakawa, Proceedings of SPIE, vol. 7589, pp. 7589OL1-7589OL7, 2010
  • 18) 「ペタワットレーザー:極限の光強度を目指して」(レーザー生誕50周年記念特集号)
    山川