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光散乱を積極的に利用した新たな体内通信手法および実現システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20650064
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関北海道大学

研究代表者

清水 孝一  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30125322)

研究分担者 加藤 祐次  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (50261582)
山下 政司  北海道工業大学, 工学部, 教授 (40210421)
北間 正崇  北海道工業大学, 工学部, 准教授 (50285516)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2009年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2008年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード体内通信 / 光通信 / 近赤外光 / 光散乱 / ダイバーシティ / 経皮情報伝送 / 光拡散 / 時間分解解析 / ダイバーシディ
研究概要

従来、カプセル内視鏡など体内機器との通信には、電波による単純な通信方式が用いられてきた。これに対し本研究は、体内を伝搬する散乱光を積極的に用いた光通信を新たに提案し、その実現可能性を実証することを目的とする。
体内深部からの光信号は、生体組織で散乱され広く拡散していく。体表面に装着した複数の光センサでこの信号をとらえ、体内生理情報を復元する。光散乱を積極的に利用し、体表上いくつかの点に光センサを配置することにより、死角のない常に安定した信号伝送が期待できる。
本年度は、前年度までの検討内容を踏まえ、提案手法の基本をなす体内散乱光による信号伝送実験装置を試作すると共に、それを用いた実験により信号伝送方式の最適化を図った。具体的内容は次のとおりである。
1.生体内・光通信システムを試作した。
2.試作システムを用い、生体モデルファントムと生体において本手法の特性を実験的に解析した。その結果、提案手法の実現可能性が実証された。
3.種々のダイバーシティ方式の比較などを通し、提案手法の最適化を図った。その結果、提案手法の実用における有用性が実証された。
研究成果の発表:国際学術誌(Applied Optics 2件、Optics Express 1件)および国際会議(invited talk 2件を含め4件)において、本研究の成果を報告した。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (22件) 図書 (2件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] 強散乱体における散乱・吸収計測法の開発2010

    • 著者名/発表者名
      清水孝一, 他2名
    • 雑誌名

      電気学会光応用・視覚研究会資料 LAV-10-12

      ページ: 33-38

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 体内散乱光によるデータ伝送実現のための基礎的検討2010

    • 著者名/発表者名
      柿田瞬, 他2名
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 109

      ページ: 101-106

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Extraction of near-axis scattered light for transill umination imaging2009

    • 著者名/発表者名
      K.Takagi, 他2名
    • 雑誌名

      Applied Optics 48-10

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CW transillumination imaging by extracting weakly scattered light from strongly diffused light2009

    • 著者名/発表者名
      K.Takagi, 他3名
    • 雑誌名

      Optics Express 17-10

      ページ: 8332-8342

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CT imaging of diffuse medium by time-resolved measurement of backscattered light2009

    • 著者名/発表者名
      T.Namita, 他2名
    • 雑誌名

      Applied Optics 48-10

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extraction of near-axis scattered light for transillumination imaging2009

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, 他2名
    • 雑誌名

      Applied Optics (in press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CW transillumination imaging by extracting weakly scattered light from strongly diffused light2009

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, 他3名
    • 雑誌名

      Optics Express (in press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CT imaging of diffuse medium by time-resolved measurement of backscattered light2009

    • 著者名/発表者名
      T. Namita, 他2名
    • 雑誌名

      Applied Optics (in press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 体内蛍光像経皮イメージングによる断層像再構成の試み2009

    • 著者名/発表者名
      志田元毅, 他2名
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 108

      ページ: 89-94

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] 反射型光透視像を用いた次世代静脈認証のための基礎的研究2009

    • 著者名/発表者名
      天井健次, 他2名
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 108

      ページ: 127-132

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] 実験用小動物を対象とした光断層イメージングのための基礎的検討2009

    • 著者名/発表者名
      田中義範, 他5名
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 108

      ページ: 27-32

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外光による生体機能可視化の基礎研究(invited)2009

    • 著者名/発表者名
      清水孝一
    • 学会等名
      日本早期認知症学会
    • 発表場所
      ユートリー八戸
    • 年月日
      2009-10-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 光による生体透視イメージングのための散乱抑制手法の開発(invited)2009

    • 著者名/発表者名
      清水孝一
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2009-09-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] CW detection of weakly scattered light for transillumination imaging of thick body part2009

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu
    • 学会等名
      International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2009-06-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Transillumination imaging with scattering suppression technique(Invited)2009

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu
    • 学会等名
      Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2009
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-05-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Extraction of weakly scattered light for transillumination imaging2009

    • 著者名/発表者名
      K.Shimizu
    • 学会等名
      Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2009
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-05-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Effect of imaginary layer division in diffuse opticaltomography using backscattered light2009

    • 著者名/発表者名
      T.Namita
    • 学会等名
      Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2009
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-05-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Transillumination imaging with scattering suppression technique2009

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu
    • 学会等名
      Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2009
    • 発表場所
      Jeju, Korea(Invited)
    • 年月日
      2009-05-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 弱拡散光を用いた生体透視イメージング法の基礎的検討2008

    • 著者名/発表者名
      高木一人
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2008-11-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 後方散乱光時間分解計測による生体断層イメージング手法の応用2008

    • 著者名/発表者名
      浪田健
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2008-11-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 後方散乱光の時間分解計測による散乱係数推定法の特性評価2008

    • 著者名/発表者名
      川島雅之
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2008-11-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 後方散乱光時間分解波形からの生体内散乱係数計測法の考案2008

    • 著者名/発表者名
      清水孝一
    • 学会等名
      電気学会基礎部門大会
    • 発表場所
      千葉大学
    • 年月日
      2008-08-21
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Scattering suppression for imaging through diffuse medium2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu
    • 学会等名
      International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan(Invited)
    • 年月日
      2008-06-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] CT imaging of diffuse medium by time-resolved measurement of backscattered light2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu
    • 学会等名
      International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2008-06-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 生体透視イメージングのための散乱抑制性能評価2008

    • 著者名/発表者名
      高木一人
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 後方散乱光の時間分解計測による散乱係数推定法の実験的検証2008

    • 著者名/発表者名
      川島雅之
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 多重円環光源と画像差分による散乱体の深さ選択イメージング2008

    • 著者名/発表者名
      後藤康夫
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 後方散乱光時間分解計測による生体断層イメージング手法の特性評価2008

    • 著者名/発表者名
      浪田健
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 後方散乱光の時間分解計測による散乱係数推定の試み2008

    • 著者名/発表者名
      金澤瑠維
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 体内蛍光像経皮イメージングによる断層像再構成の試み2008

    • 著者名/発表者名
      志田元毅
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 実験用小動物を対象とした光断層イメージングの検討2008

    • 著者名/発表者名
      田中義範
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 光による血管透視像改善のための画像処理に関する基礎的検討2008

    • 著者名/発表者名
      天井健次
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 体内蛍光像経皮イメージングにおける画像改善の検討2008

    • 著者名/発表者名
      板垣秀信
    • 学会等名
      生体医工学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2008-05-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] バイオメトリクス2010

    • 著者名/発表者名
      清水孝一(分担執筆)
    • 出版者
      コロナ社(in press)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] バイオメトリクス

    • 著者名/発表者名
      清水孝一
    • 出版者
      コロナ社(分担執筆)(in press)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/top-page-jpn.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/top-page-jpn.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] 撮像装置,撮像装置方法及びプログラム2009

    • 発明者名
      天野和彦, 清水孝一
    • 権利者名
      セイコーエプソン北海道大学
    • 産業財産権番号
      2009-092447
    • 出願年月日
      2009-04-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 濃度定量装置、濃度定量方法及びプログラム2009

    • 発明者名
      天野和彦, 清水孝一
    • 権利者名
      セイコーエプソン株式会社北海道大学
    • 産業財産権番号
      2009-087454
    • 出願年月日
      2009-03-31
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

URL: 

公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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