赤外分光イメージングによる無侵襲血糖値センサを目指して

香川大学工学部石丸研究室、アオイ電子株式会社 香川大学工学部石丸研究室のホームページはこちら。

本テーマは、「かがわ健康関連製品開発地域構想」の一環として香川大学工学部石丸研究室を中心に研究が進められており、産学官・医工連携で赤外分光イメージングによる無侵襲血糖値センサの実現を目指しています。

LATEST REPORT 2016/2017 FOR PRODUCT ■アオイ電子株式会社が赤外分光イメージング装置プロトタイプのサンプル出荷を開始しました。 多分野での計測機器への事業展開を図ります。 RESEARCH ■世界初。赤外分光イメージング装置*をドローン（マルチコプター型UAV）に搭載してフライト撮影を実証しました。 *中赤外ハイパースペクトルカメラ（２次元分光画像計測装置） 共同：瀬戸内かもめプロジェクト ■小型超音波アシスト分光イメージングの基本動作を実証しました。 血液中の血糖値計測においては、赤血球の粒子成分が光を散乱・吸収するので、高精度での血糖値（グルコース濃度）測定が困難です。 そこで、超音波アシスト分光イメージングを提案して基本動作を実証しました。 本手法によれば、超音波定在波の節領域に粒子成分を捕捉凝集することにより、粒子成分による光散乱・吸収を抑制して、腹領域の液体の透過光を分光イメージできます。 下左図超音波アシストによる分離後の干渉強度マップです。超音波アシストにより溶液が分離していることがわかります。 下右図のA、Bは超音波アシスト前、A’、B’は超音波アシストによる分離後の光吸収スペクトルをです（破線は粒子のない溶液に対する参照スペクトル）。 スペクトルA’、B’が参照スペクトルにほぼ一致しており、超音波アシストによる粒子部分と溶液部分が分離され、溶液部分を透過した光の吸収スペクトルが観測されたことを示します。

BASIC ISSUE 　　　 ■結像型２次元フーリエ分光法*により世界初の生体組織の分光断層イメージングを実現 断層像と分光特性を同時測定して血管領域のみの分光特性計測を実現しました。 この手法を用いれば、装置（デバイス）を小型・軽量化でき、計測時の振動の影響を抑制できます。 *Y. Inoue, I. Ishimaru et al., Applied Physics Letter 89, 121103(2006) 特許第4555925号など ■赤外分光イメージングには２種類の計測タイプがあります。 （１）２次元計測タイプ： 機械的駆動により位相シフトを導入します。反射光を効率的に計測に利用できるので、高感度測定が可能です。計測時間は２秒程度です。 □“手のひら”サイズ赤外分光イメージングを実現しました。 位相シフターにインパクト駆動アクチュエータ、受光素子に小型赤外線カメラを搭載して“手のひら”サイズを実現しました。 （２）ワンショットライン計測タイプ**： 機械的駆動ではなく透過型相対位相シフターにより位相シフトを導入します。 高速で計測できるので（計測時間：30msec）、揺らぎの影響を抑制した計測が可能になります。将来的には“小指”サイズを目指します。 **特許第5317298号 ■文書鑑定への応用 高速で測定できる特徴を活かして、迅速・正確な文書鑑定が可能になります。 計測速度は従来技術に比べて500倍以上です。従来技術では25時間要した計測を２分で達成しました（100x100m㎡）。 科学警察研究所との共同研究においてアルミ板上の異なるインクの識別を確認しました。 ■環境・食品・農業など多方面での応用 超小型・軽量・安価である、ハンドヘルドな赤外分光イメージングデバイスにより、屋外やオンサイトでの物質同定や構造解析を実現できます。 環境測定（ガス濃度計測）、醸造工程中のアルコール計測、農作物の生育状況管理への応用が期待されます。 ■生体医用計測への応用 特定箇所の2次元・3次元分光イメージングを計測できる特徴を活かして、無侵襲での血糖値測定や網膜分光断層像による診断への適用が期待されます。