2017 Fiscal Year Annual Research Report
Influence of the water signal on the excitation light in non-invasive blood glucose level measurement
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16K12881
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
石原 康利 明治大学, 理工学部, 専任教授 (00377219)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非侵襲 / 血糖値 / グルコース / 吸光スペクトル / 近赤外分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近赤外分光法に基づく非侵襲血糖値計測システムの実用化は、血中グルコース濃度が低く（溶媒となる生体水の濃度が高く）、かつ、グルコースと水の吸光スペクトルが重畳することから困難を極めている。本研究では、グルコースを検出するための観測光（1600 nm）と水の吸光ピークに対応した励起光（1450 nm）を同時照射することで引き起こされる吸光度変化のメカニズムを解明し、観測光として検出された信号から水信号成分の分離推定が可能かを明らかにすることを目的にしている。
平成28年度までに実施した基礎実験から、励起光と観測光とを光ファイバカプラで混合して水溶液試料に照射した場合に数十パーセントの吸光度変化が示されたが、励起光照射に伴う観測光・励起光のビームスポット位置が変化する物理的な要因が明確にならなかったこと、また、励起光照射に伴う温度上昇に起因した吸光度変化をスペクトル変化として評価する必要のあることが示された。
そこで平成29年度は、（１）励起光を観測光に対して平行、および、直交する方向から水溶液試料に照射した場合に、同一の光学検出系を用いて吸光度変化を計測可能なシステム、（２）近赤外分光装置に改良を加え、励起光照射に伴う吸光スペクトルの変化を観測可能なシステムを構築した。それぞれのシステムを用いた実験から、平行方向から励起光を照射した場合の方が、直交方向から水溶液試料に照射した場合に比べて吸光度変化がわずかに大きいこと、および、励起光エネルギーに起因した温度変化により、吸光スペクトルが数パーセント変化することを示した。さらに、平成28年度に認められた観測光・励起光のビームスポット位置の変化は、複合的な光学的要因に基づくことが明らかになり、個別要因の影響についてはより詳細な定量評価が必要であるものの、水信号分離に活用できるパラメータとなりうる可能性が示唆された。
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