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小型・高精度・非侵襲型誘電率測定技術 および血糖値センサへの応用

資料

小型・高精度・非侵襲型誘電率測定技術および血糖値センサへの応用

組織名 法政大学 理工学部 電気電子工学科 安田 彰 教授
技術分野 センサー/デバイス , ものづくり , 医工連携/ライフサイエンス
概要

これまで、赤外光を用いた吸収スペクトルの測定、高輝度中赤外光レーザー、光音響技術を使用した方法などが研究され、測定感度は従来の方法に比べ改善されていますが、まだ実用化には至っていません。
本手法では、プリント基板上に構成可能な小型共振器を提案し、血糖値の変化による誘電率の変動を共振器の周波数特性の測定により検出します。また、従来の検出精度を低下させていた溶液や基板の損失を電気的に補償する回路を提案しこれを用いることで、0.1%以下の高精度化および小型化を実現しました。
この技術はスマートウォッチなどのウェアラブル端末にも組み込むことが可能です。

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【簡略図】

【背景】

これまでにも様々な方法が研究され、測定感度は従来の方法に比べ改善されていますが、まだ実用化には至っておらず次のような技術課題があります。
・赤外光の吸収スペクトルを測定する方法
・唾液を用いる方法
・誘電率測定を行う方法
⇒いずれも血糖値濃度測定の感度が低く、不純物の影響を受ける等の課題がある

・近赤外光(0.78μ~3㎛)を用いた方法
・高輝度中赤外光レーザーを用いる方法
・光音響を使う方法
⇒測定感度は従来法に比べれば改善されたが、いまだ実用化されていない

本研究では、誘電率測定法における課題であった感度の向上を目指しました。

先行研究に対して、「新センサ構造」「トランジスタを用いた動的補償回路」「共振特性の改善」によって小型・高精度・非侵襲型誘電率測定技術の実現を提案します。

【技術内容】

〇新センサ構造について
インダクタの位置を下図verticalのような構造にすること、センサ幅を固有インピーダンスにとらわれず広くすることにより、センサ感度の向上とセンサ部損失の低減を実現しました。本センサ構造にて特許出願を行っています。

〇トランジスタを用いた動的補償回路について
トランジスタを用いた動的補償回路によって、測定物およびセンサ部の損失を補償し、
及び共振特性改善による測定精度向上、測定の簡易化を実現しました。

〇従来技術との比較

【技術・ノウハウの強み(新規性、優位性、有用性)】

・小型のプリント基板上に実現可能な誘電率測定センサを実現
・従来測定精度を劣化させていた試料や測定基板の損失を補償する回路により高感度、高精度化を実現
・ウェラブルな高精度血糖値センサを実現可能
本研究では、血糖値の変化による誘電率の変化を測定することで、血糖値測定を実現しています。誘電率の変化によって測定できる可能性があるものは、その他にも様々にあるため、まずはご相談ください。

【連携企業のイメージ】

本技術の活用について検討頂ける企業様を歓迎致します。
例えば下記のような企業様を想定しておりますが、その他活用シーンのご提案についても歓迎致します。
・ウェアラブルな血糖値測定デバイスを検討する企業様
・非侵襲な内容物濃度測定手法をお探しの企業様
・非侵襲な糖度センサを検討する企業様
・小型、高精度、非侵襲な誘電率測定センサをお探しの企業様

【技術・ノウハウの活用シーン(イメージ)】

小型、高精度、非侵襲な誘電率測定センサとして様々な活用が想定されます。
・ウェラブルな血糖値センサ
・ウェアラブルなアルコール測定センサ
・非侵襲型の内容物濃度測定装置
・果物や他の食品の糖度等を傷つけずに測定できるセンサ   など

【技術・ノウハウの活用の流れ】

お問合せ後、技術面談にて詳しい技術内容をご説明させて頂きます。
想定シーンに対しての適用が可能かなどについてもまずはお問合せください。

【専門用語の解説】

・誘電率
誘電体で誘電分極が生じる程度を表す、誘電体に固有の定数。電束密度と電界の強さとの比。

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