資料4

開発課題名「生体透過率の極めて高い小型広帯域光源の開発」

(平成21年度採択:要素技術タイプ)

開発実施期間 平成21年10月〜平成24年3月

チームリーダー :  竹田 美和【名古屋大学大学院 工学研究科 教授】
中核機関 :  名古屋大学
参画機関 :  エルシード(株)
T.開発の概要
近年、生体の内部観察や食品などの分析に、非接触簡便で高い透過力を持つ光を用いる方法が注目されている。特に、近赤外領域は、生体への透過率の高さや種々の物質に特徴的なスペクトルが得られるため重要である。本開発では、このような近赤外領域の小型高出力光源として、今までにない「分散量子ドットLED」や「LED励起蛍光体」の開発を行う。これらの光源は生体観察や食品分析への応用が広く期待される。
U.事後評価における評価項目
(1)分散量子ドットを用いた光源の作製
 積層InAs分散量子ドット/GaAs LED構造を作製し、上面にITO電極を用いた面発光LEDチップを試作した。面発光LEDチップを実装したLEDを2個用いることにより、光出力5.2mWを達成した。さらに、光ガイドと、4個の実装したLEDの先端を接触させて光学的に結合し、光ガイド出射端で最大光出力1.0mWを達成した。
(2)ガラス蛍光体と一体化した光源の作製
「LEDとガラス蛍光体の樹脂接着」、「側面を傾斜させたガラス蛍光体の使用」、「側面に反射鏡を設ける」を取り入れ、横サイズ10mm×10mmで、厚さ9mmの光源を作製し、最大光出力7.5mWを得た。さらに、光ガイドを密着させて光学的に結合し、光ガイド出射端で最大光出力1.1mWを達成した。
(3)光源評価装置の確立
 光ガイドと結合したガラス蛍光体光源を用い、反射透過観察系を構築し、皮膚下の静脈を観察した。ガラス蛍光体光源を用い、分光分析用光学系を構築し、水、エタノール、殺虫剤(既成品から揮発成分を除去したもの)を区別した。ガラス蛍光体光源に関して、特別な冷却を用いること無く、連続して電流を注入する条件下(光源が発熱しつづける厳しい条件下)で、700時間以上の寿命を確認した。
V.評 価
生体透過率の高い1μm帯の小型広帯域光源の開発である。開発は順調に進捗し、当初の開発目標は全て達成している。1μm帯で約100nm、光出力5mW以上の小型固体光源の報告はほとんどなく、本開発の分散量子ドット光源及びガラス蛍光体光源は十分な技術優位性を有している。さらに、計測装置用光源以外の応用可能性として、開発光源の光を細胞に照射することにより、細胞を活性化させる装置開発が進むなど、医療関係への応用が期待される。今後、計測分析機器メーカーの協力を得て本開発成果が製品化されることを期待したい。本開発は当初の開発目標を達成し、本事業の趣旨に相応しい成果が得られたと評価する[A]。


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