2020 Fiscal Year Annual Research Report

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の基礎研究

Research Project

Project/Area Number	18J22468
Research Institution	Kagawa University
Principal Investigator	川嶋なつみ香川大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2018-04-25 – 2021-03-31
Keywords	赤外分光法 / 干渉計 / フーリエ分光
Outline of Annual Research Achievements	日常生活における生体成分計測が可能な非侵襲血糖値センサー等のヘルスケアセンサーの実現を目指し、ウェアラブル端末に搭載可能な中赤外分光装置としてワンショットフーリエ分光法を提案している。本分光法のように傾斜プリズム等を用いることで可動域をなくし空間的に位相差を与える干渉計は、干渉性の維持を目的として視野絞りを使用する必要があり、ある点光源からの光束を1次元もしくは2次元で観測することから、光の利用効率が低く感度不足が課題であった。そこで、周期的に開口部と遮光部を設けた視野絞りによる検出光量及び干渉鮮明度の向上が可能なインターフェログラム重畳法を提案した。インターフェログラム重畳法により光子エネルギーが低い赤外領域においても水分含有率の高い試料の高感度分光計測が可能となったが、分光特性の狭帯域化が生じた。3種類の遮光板を用いて実験を行った結果、開口部数の増加に伴って狭帯域化が生じている様子を確認した。インターフェログラム重畳法による視野絞りの開口幅の算出には使用する光の中心波長（使用する波長帯が8～12マイクロメートルの場合、中心波長は10マイクロメートル）を用いる。すなわち、開口部からの入射光のうち中心波長付近における光の干渉縞のみが位相が揃った状態で結像面に形成され、逆に中心波長から離れた波長の光は中心波長の干渉縞に対して位相のずれた位置に干渉縞を形成することで打ち消し合いが生じ分光特性の狭帯域化が起こったと考えた。この現象を利用し擬似的に分光器の波長分解能を向上させる波長選択型多重スリットと、狭帯域化現象を解消する広帯域型多重スリットを提案した。広帯域型多重スリットの試作視野絞りと厚さ25マイクロメートルの液体セルを使用してエタノール水溶液の分光計測を行った結果、エタノールの9.38マイクロメートルにおける吸収ピーク、及び4種類の濃度と吸光度において高い相関を確認できた。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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。