Development of a non-invasive blood glucose sensor without calibration

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K01384
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: 山川 考一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, グループリーダー(定常) (40360408)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 非侵襲計測 / 糖尿病

Outline of Annual Research Achievements

手のひらサイズの2波長中赤外レーザーを用いて、人種、性別、年齢等に関係なく様々な状態の被験者に対して、キャリブレーションを必要としない（完全採血フリーの）非侵襲血糖値センサーを実現し、糖尿病患者数の増加を抑制するとともに、医療費削減を目指すため、平成30年度は２波長中赤外レーザー発生用の光パラメトリック発振器（OPO)の設計、製作を行った。

OPO発振器内に2個のAGS結晶をタンデム型に配置し、それぞれの位相整合条件を変えることでグルコースに大きな吸収を持つ波長（~9 μm）と吸収がほとんどない波長（~8 μm）との2波長同時発振試験を行った。得られた中赤外レーザー光のパルス幅はいずれの波長のレーザー光においても～10 nsであり、ほぼ励起用Yb:YAGレーザー光のパルス幅と同程度であることが確認された。また、Yd:YAGレーザーの励起エネルギー3.6 mJにおいて、パイロディテクタを用いて、それぞれの中赤外レーザーの出力エネルギーを評価したところ、波長8 μmにおいて出力エネルギー3.1 μJ、波長9 μmでは0.6 μJが得られ、グルコース測定に十分な性能であることが確認できた。

昨年度製作した生体照射モジュールの2波長レーザー光を入射する際、半透鏡で構成されたビームスプリッタを設けて、レーザー光の一部はモニター用光検出器で検出される。したがってレーザー光自身の強度に変動があった場合でも、この変動をモニター用光検出器の出力から認識することができる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究開発課題の重要なアイテムである光パラメトリック発振器の設計、製作を予定通り今年度に完了しており、当初の研究計画通り進捗している。

Strategy for Future Research Activity

開発した2波長の中赤外レーザー光の生体照射前と照射後の入出力信号の比から算出した光強度との対応関係を求め、補正効果を確認する。