Noninvasive online urine sugar sensing in daily life

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K12772
• Research Institution: Hiroshima Institute of Technology
• Principal Investigator: 大谷 幸三 広島工業大学, 情報学部, 教授 (40351978)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 尿糖 / 光センシング / モニタリングシステム / 健康管理

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，腰掛便器に組み込み可能な光学式尿糖モニタリングシステムの開発を目的としている．開発する計測技術の概略を述べる．まず，近赤外線レーザ光を測定対象へ投影し，液面と容器底面から反射する２つの光を光角度センサで検出する．このとき，液面からの反射光を利用し液面レベルを検出する．次に，容器底面からの反射光を利用して，溶液内部を通過する光線の軌跡を解析し，溶液の屈折率を算出する．この屈折率から尿比重を推定する．また，容器底面からの反射光強度が，糖の赤外吸収特性により減衰していることを利用して糖濃度を算出する．尿を排泄する前後の溶液に対してこれらの計測を行うことで尿糖値を推定する．
2023年度は，以下の２つに取組んだ．まず一つ目は，液面からの反射光と容器底面からの反射光の強度の違いが位置検出精度に与える影響を軽減することである．これについて，強度の高い底面からの反射光を受光するセンサの受光部に物理的なマスクを設け，液面からの反射光の強度とほぼ同程度になるよう調整することで対応可能となった．二つ目は，グルコースの赤外吸収特性の測定分解能向上である．現在の実験装置を用いた場合，グルコース濃度を1%程度の分解能で識別できるだけの吸光特性の偏差を確認できたが，要求される分解能は0.1%程度である．一つの解決策として，吸光特性が光路長と相関があることに着目し，既設の10cmセルと比較して10倍の100mmセルに変更した光学系の設計と試作を行っている．現時点で，若干の感度向上は見られたものの，光源の出力を上げるなど，さらなる検討が必要な状態である．