医用圧計測カテーテルに組み込み可能な小型・高感度光集積回路圧力センサの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650339
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 大河 正志 新潟大学, 工学部, 助教授 (90213644)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 孝 新潟大学, 工学部, 教授 (10143752)
• Keywords: 圧力センサ / 光集積回路 / シリコン / ダイヤフラム

Research Abstract

平成14年度は,昨年度に引き続き「感度不変ダイヤフラム縮小則」の確認実験とカテーテル先端型圧センサのプロトタイプの作製を行った。
感度不変ダイヤフラム縮小則とは,ダイヤフラムの短辺をa,長辺をb,厚さをtとしたとき,比a/bと比a^3/t^2を一定に保てば,ダイヤフラムを縮小しても感度は変わらないというものである。今年度は新たに幅2.5mm×長さ12.5mm厚さ49μmのダイヤフラムを有するセンサを試作し,昨年度の結果と合わせて3種類のセンサでセンサ感度を比較した。なお,3つのセンサとも,前述の比はa/b=0.2,a^3/t^2=6.5mと同じ値である。感度測定の結果,3つのセンサともセンサ感度は,ダイヤフラム中央の導波路において約70mrad/kPaとなり,「感度不変ダイヤフラム縮小則」に従うことが分った。
さらに,これまでの研究成果を基に,目標とするカテーテル先端型圧センサの20倍のサイズでプロトタイプの作製を行った。設計では,模擬カテーテルの直径を20mmφとし,長さ20mm中にセンサを収めることとした。そのため,センササイズを幅10mm長さ20mm厚さ300μmに設定し,ダイヤフラムサイズを幅1.5mm長さ7.5mm厚さ23μmとした。作製したプロトタイプはまだ不完全なものではあるが,センサ感度はダイヤフラム端の導波路において81mrad/kPaで,血圧計測に使用可能な感度を実現することができた。今後,ダイヤフラム縮小則に基づいてセンサを小型化することで,カテーテルに組み込み可能な超小型圧力センサを実現できるものと考える。

Research Products

• [Publications] Masashi Ohkawa: "Silicon-based integrated optic pressure sensor using intermodal interference between TM-like and TE-like modes"Fiber and Integrated Optics. 21巻・2号. 105-113 (2002)
• [Publications] Yumi Okamoto: "Sensitivity dependence with respect to diaphragm thickness in integrated optic pressure sensor"Technical Digest of the Third Asian Pacific Laser Symposium. WePA45. 95 (2002)
• [Publications] Masashi Ohkawa: "Relationship between sensitivity and waveguide position on the diaphragm in integrated optic pressure sensors based on the elasto-optic effect"Applied Optics. 41巻,24号. 5016-5021 (2002)
• [Publications] Masashi Ohkawa: "Silicon-based integrated optic pressure sensor using intermodal interference between fundamental TM-like and TE-like modes"Recent Research Developments in Electronics & Communications Part-I. 1巻. 137-148 (2002)
• [Publications] Atsushi Yamada: "Scale reduction rule for diaphragm dimensions to miniaturize a silicon-based integrated optic pressure sensor without reducing sensitivity"Proceedings of SPIE. 4987-32(印刷中). (2003)
• [Publications] Yoshihiko Iwase: "Sensitivity dependence with respect to diaphragm dimensions in a glass based integrated optic pressure sensor"Proceedings of SPIE. 4987-33(印刷中). (2003)