2017 Fiscal Year Annual Research Report
Resonant Photoacoustic Sensor
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16K14189
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小野 崇人 東北大学, 工学研究科, 教授 (90282095)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光音響 / 振動子 / Q値 / グルコース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
肥満者の増加に伴う糖尿病患者の増加は、世界的に医療費の増大を招き、大きな問題となっており、予防という観点からもその簡易測定は極めて大きな需要がある。血液採取によらない糖尿病の非侵襲計測は、超音波、電気（インピーダンス）、光吸収などを利用した多くの研究がなされているにも関わらず、現在に至るまで、決定的な技術が実現していない極めて挑戦的な課題である。
これに対して、光音響検出を利用したグルコース検出手法が知られている。本研究では、高感度な光音響センサを開発し、半導体レーザーダイオード（LD）でも光音響信号が計測できるようにすることで、家庭でも使える小型のグルコース検出システムを実証する。高感度検出のために、機械共振を用いることを特徴としている。
ヘルスケアセンサでは、信号強度を校正し、その絶対値レベルの精度を高める必要がある。このため、グルコースが吸収される波長とグルコースが吸収されない波長の２つのレーザー光を利用し、信号の較正を行う。簡易な光学系とするため、２つの波長のレーザー光を自由に入射できる光音響装置のプロトタイプを試作した。
生体にLDのパルス光を照射した際に発生する検出器として、シリコンの振動子を真空封止することで、Q値を高めて高感度化した光音響検出素子を開発した。本素子を用いて、グルコースの濃度を変えたゼラチンなどのテスト資料を用いて、光音響信号がグルコース濃度の増加とともに増大することを実証した。また、開発したプロトタイプが人の指から光音響信号を検出でき、血液採取して測定したグルコース濃度と相関があるとの実験結果を得た。以上により、本研究では、高Qなシリコン振動子を開発し、光音響計測に用いれることを実証し、さらに人体のグルコース濃度の計測の可能性を示した。
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