2020 Fiscal Year Annual Research Report
非侵襲血糖値センサーの実現を目指した超音波アシスト中赤外分光イメージング
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18H01452
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
石丸 伊知郎 香川大学, 創造工学部, 教授 (70325322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 健司 香川大学, 医学部, 教授 (10243049)
西山 成 香川大学, 医学部, 教授 (10325334)
田中 直孝 香川大学, 農学部, 教授 (60324109)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 非侵襲血糖値センサー / 中赤外分光法 / フーリエ分光法 / 超音波 / 定在波 / パラメトリック効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波アシスト中赤外分光イメージングによる非侵襲血糖値センサー実現へ可能性を示すことができた。
本申請では、成分分析に適した中赤外光（波長：10マイクロメーター近傍）を、水分を多く含む生体組織への適用を可能にする超音波アシスト中赤外分光イメージングを提案した。従来から、中赤外分光法が成分毎の吸収波長の独立性が高いことから成分分析に適していることは良く知られていた。しかし、水の吸収が大きすぎることから光路長が100マイクロメーター以下の薄膜試料にしか適用できなかった。そこで、皮膚内部に超音波定在波（疎密波）を発生させて、皮膚表層近傍（深さ数十マイクロメーター～百マイクロメーター程度）の任意の深さに光の反射面をアクティブに生成する超音波アシスト技術を提案した。これにより、血液を含む真皮層からの中赤外反射光の分光特性から、グルコース固有の吸収波長（9.25マイクロメーター、9.65マイクロメーターなど）の吸光度をを確認する事ができた。
超音波定在波の生成に関しては、皮膚など軟質性に起因した非線形現象によるパラメトリック効果を確認した。この場合、4倍音の高次高調波の周波数により反射面が形成されており、1MHzの加振周波数でも1/16λ相当の93マイクロメーターの深さに反射面が創生される。これは、軟質物の皮膚内部での音の減衰が問題にならない低周波数（1MHz）でも、皮膚を伝搬できない高周波数と同等の浅い領域に反射面を創生できる利点を持つことを意味している。なお、表面からの深さが2番目以降の節からの反射光は、光路長が長く中赤外光が水分により吸収されることから無視できる。また、皮膚含水率は表皮層や真皮層では60%程度である。水単体（含水率100%）の場合、100マイクロメーター程度の膜厚までなら中赤外光は透過可能であり、比較的表皮層が薄い耳たぶを計測対象として想定した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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