| 研究課題/領域番号 |
18H01452
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| 研究機関 | 香川大学 |
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研究代表者 |
石丸 伊知郎 香川大学, 創造工学部, 教授 (70325322)
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| 研究分担者 |
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, 准教授 (60324109)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 中赤外分光 / パラメトリック効果 / 超音波 / 非侵襲血糖値センサー / 非球面レンズ / 反射防止コーティング / 高開口数レンズ / ラット |
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| 研究実績の概要 |
（Ⅰ) 超音波定在波による試料内部の反射面創成（ⅰ）高効率パラメトリック定在波生成
試料内部に発生させた超音波定在波により任意の深さに屈折率差（＝反射面）を発生させて光を反射させる可変光路長の反射面創生方法の検証を行った。ラットを用いた動物実験により、耳内部に非線形現象によるパラメトリック効果により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いることを確認した。また、中赤外分光イメージングにより、グルコース固有の吸収ピーク（@9.25マイクロメーター、9.65マイクロメーター）を確認した。
（Ⅱ）豆粒大中赤外分光イメージングユニットの試作（ⅰ）高開口数高感度光学系の構築
前記動物実験から、高開口数レンズによる計測が有効であることが判明した。そこで、光軸長を短くして開口数を大きくした、豆粒大の高感度中赤外分光イメージングユニットの設計製作を行った。これは、対物レンズの背面を2自由度に傾けたプリズムを形成したポイントワンショット中赤外分光装置である。N.A.（数値開口数：Numerical Aperture）を0.9まで上げることが可能であり、高感度化と同時に焦点深度を極めて浅くすることが可能である。これにより、皮膚表層近傍からの反射光を検出する際でも、皮膚表面からの強い反射光の悪影響を除去することが可能となる。試作した豆粒大ポイントワンショット中赤外分光装置から、対物レンズの非球面化と反射防止コーティングの重要性が判明した。そこで、光学シミュレーター（CodeV）により非球面係数を求めて新たな試作に着手している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
皮膚内部の超音波パラメトリック効果により、ラット耳内部からの反射光を分光することによりグルコース固有の吸収ピークを実験的に確認するに至っている。更に、この動物実験結果に基づいて、当初想定していたワンショット分光法を更に高感度化できる豆粒大ポイントワンショット中赤外分光法へ改善して特許出願した。また、装置の試作を行った結果を踏まえて光学シミュレータにより、非球面係数などの具体的な指針を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
高開口数（N.A.=0.9）の豆粒大ポイントワンショット中赤外分光装置の試作を進める。試作装置の干渉鮮明度や感度などの実機検証を行い、更なる装置改善を進める。また、試作した装置によりラット耳内部からの反射光の分光特性から血糖値の検量線を作成する。また、超音波定在波により創成した反射面の時間的な安定性の評価も進める。
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