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Development principle of compressive fluorescence imaging using fiber output speckle

Research Project

Project/Area Number 17H03271
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Measurement engineering
Research InstitutionUniversity of Toyama (2019)
Tohoku University (2017-2018)

Principal Investigator

Katagiri Takashi  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (90415125)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松浦 祐司  東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords内視鏡イメージング / マルチモードファイバ / 単一画素イメージング / 内視鏡 / 光ファイバプローブ / 蛍光イメージング / 医用イメージング / 圧縮センシング / 蛍光 / 視野角 / 応用光学 / インドシアニングリーン / 構造化照明
Outline of Final Research Achievements

In this research, compressed imaging systems for multi-color fluorescence endoscope were developed. This imaging system is based on fiber-generated speckle illumination and compressed image reconstruction. Illumination patterns with random structure was optimized for fast and fine image reconstruction and a fiber probe with single excitation fiber and bundled correction fibers was fabricated to implement the proposed system in endoscopes. By using the newly developed imaging system, fluorescence images of biological phantoms were successfully reconstructed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蛍光ナビゲーションによる内視鏡診断・治療において、暗い早期がんの検出、輪郭の強調、多色染色による神経・血管の温存治療が可能となり、内視鏡専門医の研修期間の短縮、診断の客観性向上、手術支援ロボットの信頼性向上に寄与する。内視鏡応用のみならず、ラマンイメージング、分光イメージングなどの暗いイメージング技術の応用範囲拡大、それに伴う、材料、化学、生物分野への貢献、更には、絵画等文化遺産の非接触分析、創薬、宝石鑑定など、分野を越えた広範な利用用途が考えられ、社会的に与えるインパクトは少なくない。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results)

  • [Presentation] スペックル照明を利用した光ファイバイメージングの内視鏡への実装2020

    • Author(s)
      大久保 享一, 片桐 崇史,松浦 祐司
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スペックル照明イメージング法の内視鏡への実装に向けたファイバプローブの検討2020

    • Author(s)
      大久保 享一, 片桐 崇史,松浦 祐司
    • Organizer
      電気学会光・量子デバイス研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 波長依存スペックルを利用した単一ファイバイメージング2020

    • Author(s)
      久保田 達也, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スペックル照明用ファイバプローブを用いた蛍光内視鏡2019

    • Author(s)
      大久保 享一, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Compact fluorescence endoscope with speckle-generating fiber probe2019

    • Author(s)
      T. Okubo, T. Katagiri and Y. Matsuura,
    • Organizer
      24th Micro optics conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 波長依存スペックル照明を用いた単一ファイバイメージング―ファイバ長が画質に及ぼす影響―2019

    • Author(s)
      久保田 達也, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] All-fiber imaging system for ultra-thin flexible endoscope based on compressed image reconstruction2019

    • Author(s)
      T.Kubota,T.Katagiri and Y.Matsuura
    • Organizer
      24th Micro optics conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スペックル照明内視鏡用ファイバ光学プローブの検討2019

    • Author(s)
      大久保 享一, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 波長依存ファイバスペックル照明を用いた反射イメージ再構成2019

    • Author(s)
      久保田 達也, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Multimode-interference-based spatio-spectral encoder for scanner-free endoscopic imaging2019

    • Author(s)
      Y. Takizawa, T. Katagiri, Y. Matsuura
    • Organizer
      SPIE Conference on Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XIX
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光ファイバスペックルを用いた圧縮蛍光イメージングの内視鏡への実装2018

    • Author(s)
      大久保 享一, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 波長可変レーザを用いた単一ファイバイメージングシステム2018

    • Author(s)
      久保田 達也, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 多モード干渉を利用した単一ファイバ蛍光イメージング2018

    • Author(s)
      滝沢 佳樹, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      2018年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチモードファイバからの出射光スペックルパターンを利用したリモート蛍光イメージングの提案2018

    • Author(s)
      片桐 崇史, 中野 修平, 松浦 祐司
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Fluorescence endoscopy using fiber speckle illumination2018

    • Author(s)
      Shuhei Nakano, Takashi Katagiri, Yuji Matsuura
    • Organizer
      SPIE Conference on Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XVIII
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] MMIスペクトルエンコーダを用いた単一のファイバ蛍光イメージング2018

    • Author(s)
      滝沢 佳樹, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Fiber-Assisted Fluorescence Spectral Endoscope2017

    • Author(s)
      Takashi Katagiri, Shuhei Nakano, Yuji Matsuura
    • Organizer
      JSAP-OSA Joint Symposia 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ファイバアシスト型蛍光内視鏡における反復再構成アルゴリズム2017

    • Author(s)
      中野 修平, 片桐 崇史, 松浦 祐司
    • Organizer
      平成29年度電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 線形観測によるファイバアシスト型蛍光分光内視鏡の検討2017

    • Author(s)
      片桐 崇史, 中野 修平, 松浦 祐司
    • Organizer
      第38回日本レーザー医学会総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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