2020 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced medical measurement technology using optical fiber
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18K04167
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
深野 秀樹 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60532992)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ファイバ温度センサ / ハイパーサーミア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・集光制御可能な石英系光ファイバの作製と波長変化による集光温熱領域の制御
すべてガラス素材で構成した新規温度センサにおいて，それぞれのセンサの温度特性および構造の製作容易性について調査検討を行った。センサ部の製作トレランスが大きく，利用波長の設計制御性に優れた構造を選定した。選定温度センサが集積された温熱プローブを実現し，さらに，温度測定波長と異なるレーザ波長を昇温に利用する波長多重技術を可能とする波長多重装置を製作し，事前に測定した温度センサ特性を用いて，その場でファイバ先端部の温度値をパソコン画面に表示できる，同時照射による温度計測システムを試作した。吸収長が長くなる近赤外レーザ光による，適度に温める視点で，1.48 μmレーザ光に加え，光吸収長が長くなる1.3 μmレーザ光を水滴および鳥胸肉に照射し，光吸収によって発生した熱およびその熱拡散と昇温領域の関係を実験観察により明らかにした。両波長において，レーザ照射パワーの増大に伴う，昇温領域の線形的な増大とハイパーサーミアに必要な50 ℃までの昇温が低パワーで得られることを確認した。さらに，波長による光吸収長の違いにより，波長の切り替えのみよって深部まで容易に温熱領域を拡大でき，これまでにない新しい適用拡張性が確認できた。
また，ファイバ先端部に放電加工を施して球面構造を製作し，加温用のレーザ光の広がり形状を変化させ，加温領域を制御する技術の検討を行った。球面構造の曲率半径を変化させることにより，レーザ光の光線軌跡を可変でき，その結果，加温領域を制御できることを明らかにした。同時に，温度計測に用いる周期的なファブリペロー干渉スペクトルに影響しないように構造設計することが可能であることが明らかになり，温度変化による線形性の良いスペクトルのシフトが維持でき，昇温および降温における特性の再現性・安定性を確認できた。
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