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Development of a optical microphone using photoacoustic spectroscopyfor non-invasive glucose measurement

利用光声光谱法开发用于无创血糖测量的光学麦克风

基本信息

批准号：
18500373
负责人：
WADAMORI Naoki
金额：
$ 2.65万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

光音響分光法を応用した非侵襲血糖値測定の小型化、高感度化を目指し、(1)小型かつ信号ラインに光を使用するため電磁波雑音の影響に強いとされる光マイクロホンを用いた装置系、(2)DSP化可能な適応フィルタを応用した適応雑音除去処理を新たに導入した装置系について検討した。従来の装置系においてグルコースの分別定量値が5g/dlであったのに対し、従来装置系で用いていたコンデンサマイクロホンに比べ光マイクロホンの感度が約6倍向上することを確認し、様々な条件における共鳴型セルの性能を厳密に評価する方法として、PA現象を模擬した有限要素法による数値解析の妥当性を示し、デッドボリュームを削減した共鳴型セルの検出感度は直管形セルに比べ約18倍向上することを確認した。さらに、適応雑音除去処理による有色雑音除去性能を数値シミュレーションおよびファントムを用いた基礎実験により評価した結果から、適応雑音除去処理を導入した装置系は、生体計測において必要な装置系のダイナミックレンジ50dB以上である62dBであることを確認した。なおかつ、照射光出力が人体に対する最大許容露光量10mW以下の8.3mWで、前述した装置系のダイナミックレンジを実現していることから、光源10mW以下の比較的小型な光源装置を用いることが可能であることが考えられる。したがって、提案手法による装置系の小型化の可能性が示され、簡易な血糖自己測定器として必要な精度である20~500mg/dl±10%を達成可能であると考えられる。今後、小容積化を図った共鳴型セルを試作し、基礎実験による試作した共鳴型セルの性能評価を行った後、グルコース水溶液を対象とした分別定量実験を行う予定である。さらに、ボランティアによる糖負荷実験を実施し、PASによる非侵襲血糖値測定の可能性を明らかにし、臨床応用の目処をつける予定である。

The invention relates to a device system for miniaturization and high sensitivity of noninvasive blood glucose measurement using photoacoustic spectroscopy, wherein (1) the device system for miniaturization and high sensitivity of measurement of blood glucose measurement using photoacoustic spectroscopy is characterized in that: (2) the device system for miniaturization and high sensitivity of measurement of blood glucose measurement using photoacoustic spectroscopy is characterized in that: (1) the device system for miniaturization and high sensitivity of measurement of blood glucose measurement using photoacoustic spectroscopy is characterized in that: (2) the device system for measurement of blood glucose measurement using DSP is characterized in that: The sensitivity of the resonance mode is about 6 times higher than that of the light mode. The method for evaluating the performance of the resonance mode is described. The PA phenomenon is simulated. The finite element method is used to demonstrate the appropriateness of the numerical analysis. The sensitivity of the resonance type is about 18 times higher than that of the straight type. In addition, based on the results of the evaluation of the colored noise removal performance of the adaptive noise removal process using digital simulation and basic implementation of the software platform, it is confirmed that the device system that introduces the adaptive noise removal process has a unique performance of 62dB that is more than 50dB for the device system that is necessary for biological measurement. The maximum allowable exposure amount of the irradiated light output to the human body is 8.3 mW or less, and the aforementioned device is a compact light source device with a light source of 10mW or less. The possibility of miniaturization of the device system was demonstrated by the proposed method. The necessary accuracy of the simple blood glucose meter was 20~500mg/dl±10%. In the future, small volume of resonance type test, basic test, resonance type performance evaluation, after the water solution, quantitative test. The possibility of non-invasive blood glucose measurement should be clarified, and the purpose of clinical application should be determined.