Realization and application of transillumination imaging of biologicalbody using snake photons

• Project/Area Number: 18300145
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: SHIMIZU Koichi Hokkaido University, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30125322)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SHIMOOKA Toshiyuki 埼玉医科大学, 保健医療学部, 教授 (50196549) ; KATO Yuji 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (50261582) ; KITAMA Masataka 北海道工業大学, 工学部, 准教授 (50285516) ; SHIMIZU Chikara 北海道大学, 大学病院, 講師 (00292029)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥16,410,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2008: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2007: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2006: ¥7,700,000 (Direct Cost: ¥7,700,000)
• Keywords: snake photon / 近軸散乱光 / 近赤外光 / 光散乱 / 生体透視 / 光CT / 光拡散 / 時間分解解析

Research Abstract

生体の実用的な光透視実現のためには、光散乱の問題の解決が必要である。未知の点の多いsnake photonの特性を調べて生体透視へ応用することをめざし、理論的・実験的研究を行った。その結果、次の成果が得られた。イメージングに必要なsnake photonの特性を明らかにした。Snake photon の効率的な検出法を新たに考案した。実験システムを開発し、生体模擬ファントムおよび生体試料を用いたイメージングを行って、開発手法の有効性および有用性を実証した。

Research Products

• [Journal Article] Extraction of near-axis scattered light fortransillumination imaging (2009)
  • Author(s): K. Takagi, Y. Kato and K. Shimizu
  • Journal Title: Applied Optics 48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CW transillumination imaging byextracting weakly scattered light from stronglydiffused light (2009)
  • Author(s): K. Takagi, H. Kakinuma, Y. Kato and K. Shimizu
  • Journal Title: Optics Express 17 Pages: 8332-8342
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CTimaging of diffuse medium by time-resolvedmeasurement of backscattered light (2009)
  • Author(s): T. Namita, Y. Kato and K. Shimizu
  • Journal Title: Applied Optics 48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): 志田元毅, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108 Pages: 89-94
  • NAID: 110007324605
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): 天井健次, 高木一人, 加藤祐次, 天野和彦, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108 Pages: 127-132
  • NAID: 110007324595
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): 田中義範, 北間正崇, 有澤準二, 高木一人, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108 Pages: 27-32
  • NAID: 10026378067
• [Journal Article] Extraction of near-axis scattered light for transillumination imaging (2009)
  • Author(s): K. Takagi, 他2名
  • Journal Title: Applied Optics (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CW transillumination imaging by extracting weakly scattered light from strongly diffused light (2009)
  • Author(s): K, Takagi, 他3名
  • Journal Title: Optics Express (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CT imaging of diffuse medium by time-resolved measurement of backscattered light (2009)
  • Author(s): T. Namita, 他2名
  • Journal Title: Applied Optics (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): 志田元毅, 他2名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108 Pages: 89-94
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): 天井健次, 他2名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108 Pages: 127-132
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): 田中義範, 他5名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108 Pages: 27-32
• [Journal Article] 後方散乱光時間分解計測による散乱係数推定法の開発 (2008)
  • Author(s): 金澤瑠維, 浪田健, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107 Pages: 29-32
  • NAID: 10025658716
• [Journal Article] 光の後方散乱強調現象の時間分解解析 (2008)
  • Author(s): 久保善弘, 浪田健, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 子情報通信学会技術研究報告 107 Pages: 53-56
  • NAID: 110006952019
• [Journal Article] 散乱光を用いた経皮体内情報伝送の可能性 (2008)
  • Author(s): 斎藤俊英, 柿田瞬, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107 Pages: 57-60
  • NAID: 110006952020
• [Journal Article] 多重円環光源による散乱体の深さ選択イメージング (2008)
  • Author(s): 後藤康夫, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107 Pages: 49-52
  • NAID: 10031002072
• [Journal Article] 後方散乱光時間分解計測による散乱係数推定法の開発 (2008)
  • Author(s): 金澤 瑠維, 他3名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107(460) Pages: 29-32
• [Journal Article] 光の後方散乱強調現象の時間分解解析 (2008)
  • Author(s): 久保 善弘, 他3名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107(541) Pages: 53-56
• [Journal Article] 散乱光を用いた経皮体内情報伝送の可能性 (2008)
  • Author(s): 斎藤 俊英, 他3名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107(541) Pages: 57-60
• [Journal Article] 多重円環光源による散乱体の深さ選択イメージング (2008)
  • Author(s): 後藤 康夫, 他2名
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 107(541) Pages: 49-52
• [Journal Article] 実験用小動物を対象とした光断層イメージングの基礎的検討 (2008)
  • Author(s): 田中 義範, 他5名
  • Journal Title: 北海道工業大学研究紀要 36 Pages: 215-219
• [Journal Article] Image restoration of fluorescent sourceat unknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K. Shimizu, R. Koizumi, H. Itagaki, Y.Kato
  • Journal Title: International Journal of Bioelectromagnetism 1 Pages: 62-63
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 生体透視イメージングのための伝搬光路制御による近軸散乱光抽出法の改良 (2007)
  • Author(s): 別当屋敷元太, 高木一人, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 106 Pages: 25-28
  • NAID: 110006248381
• [Journal Article] 生体透視イメージングのための光伝搬領域制限の試み (2007)
  • Author(s): 高木一人, 別当屋敷元太, 加藤祐次, 清水孝一
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 106 Pages: 13-16
• [Journal Article] Deblurring of fluorescent image atunknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K. Shimizu, R. Koizumi, H. Itagaki and Y. Kato
  • Journal Title: Proc. APBP Pages: 251-252
• [Journal Article] Image restoration of fluorescent source at unknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K. Shimizu, 他3名
  • Journal Title: International Journal of Bioelectromagnetism 1(9) Pages: 62-63
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 体内蛍光像イメージングの改良 (2007)
  • Author(s): 板垣 秀信, 他
  • Journal Title: 電気学会光応用・視覚研究会資料 LAV-07-1 Pages: 1-5
• [Journal Article] 生体透視イメージングのための伝搬光路制御による近軸散乱光抽出法の改良 (2007)
  • Author(s): 別当屋敷 元太, 他
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 MBE2006-138 Pages: 25-28
• [Journal Article] Deblurring of fluoresent image at unknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K.Shimizu, et al.
  • Journal Title: Proceedings of APBP 2007 (in press)
• [Journal Article] CW detection of near-axis scattered light for transillumination imaging (2006)
  • Author(s): K.Takagi, et al.
  • Journal Title: Proceedings of OSA topical meeting on Biomedical Optics CD-ROM
• [Journal Article] 光学手法による医療診断支援の新たな試み (2006)
  • Author(s): 清水 孝一, 他
  • Journal Title: 臨床化学 Suppl.1 Pages: 73-75
  • NAID: 10021186189
• [Journal Article] 生体透視イメージングのための光散乱抑制の試み (2006)
  • Author(s): 高木 一人, 他
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 MBE2006-42 Pages: 13-16
• [Journal Article] 生体透視イメージングのための光伝搬領域制限の試み (2006)
  • Author(s): 高木 一人, 他
  • Journal Title: 日本光学会学術講演会論文集 CD-ROM Pages: 80-81
• [Presentation] Transillumination imaging with scattering suppression technique(Invited) (2009)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2009
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] Extraction of weaklyscattered light for transilluminationimaging (2009)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2009
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 高木一人
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2008-11-04
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 浪田健
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2008-11-04
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 川島雅之
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2008-11-04
• [Presentation] Scattering suppression for imaging through diffuse medium (Invited) (2008)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] CT imaging of diffuse medium by time-resolved measurement of backscattered light (2008)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 清水孝一
  • Organizer: 電気学会基礎部門大会
  • Place of Presentation: 千葉大学
  • Year and Date: 2008-08-21
• [Presentation] Scattering suppression forimaging through diffuse medium (Invited) (2008)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2008-06-10
• [Presentation] CT imaging of diffusemedium by time-resolved measurementof backscattered light (2008)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: InternationalConference on Optics-photonics Design & Fabrication
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2008-06-10
• [Presentation] CT imaging of biological tissueusing backscattered light (2008)
  • Author(s): T. Namita
  • Organizer: OSA Biomedical Optics Topical Meeting
  • Place of Presentation: Petersburg, USA
  • Year and Date: 2008-03-17
• [Presentation] CT imaging of biological tissue using backscattered light (2008)
  • Author(s): T. Namita
  • Organizer: OSA Biomedical Optics Topical Meeting
  • Place of Presentation: Hilton, St. Petersburg, USA
  • Year and Date: 2008-03-17
• [Presentation] 生体透視イメージングのための散乱抑制性能評価 (2008)
  • Author(s): 高木一人
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-10
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 川島雅之
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-10
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 後藤康夫
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 浪田健
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 金澤瑠維
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 志田元毅
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 田中義範
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 天井健次
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 板垣秀信
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-09
• [Presentation] 生体断層イメージングのための散乱体内部吸光度計測の試み (2007)
  • Author(s): 高木 一人
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,吹田市
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] 後方散乱光時間分解計測による生体組織断層イメージングの試み (2007)
  • Author(s): 浪田 健
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,吹田市
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] 後方散乱光時間分解計測による散乱係数推定法の特性解析 (2007)
  • Author(s): 金澤 瑠維
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,吹田市
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] Image restoration of fluorescentsource at unknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: 6th International Conference on Bioelectromagnetism
  • Place of Presentation: Aizu-Wakamatsu, Japan
  • Year and Date: 2007-10-17
• [Presentation] 実験用小動物を対象とした光イメージングの検討-断層像取得の可能性- (2007)
  • Author(s): 田中 義範
  • Organizer: 北海道医学大会生体医工学分科会
  • Place of Presentation: 北海道大学,札幌市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 光による生体断層イメージングのための無吸収時インパルス応答取得法の考案 (2007)
  • Author(s): 金澤 瑠維
  • Organizer: 北海道医学大会生体医工学分科会
  • Place of Presentation: 北海道大学,札幌市
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] Deblurring of fluorescent imageat unknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: Asian Pacific Symposium on Biophotonics 2007
  • Place of Presentation: Cairns, Australia
  • Year and Date: 2007-07-11
• [Presentation] Deblurring of fluorescent image at unknown depth in diffuse medium (2007)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: APBP 2007
  • Place of Presentation: Shangri-La Hotel, Cairns, Australia
  • Year and Date: 2007-07-11
• [Presentation] Functional imaging ofexperimental animal by near-infrared transillumination (2007)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: 9th ICB Seminar
  • Place of Presentation: Wroclaw, Poland
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Presentation] Functional imaging of experimental animal by near-infrared transillumination (2007)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Organizer: 9th ICB Seminar
  • Place of Presentation: Ksiaz Castle, Wroclaw, Poland
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Presentation] 生体透視イメージングのための近軸散乱光抽出性能の評価 (2007)
  • Author(s): 高木 一人
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター,仙台市
  • Year and Date: 2007-04-25
• [Presentation] 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 (2007)
  • Author(s): 浪田 健
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター,仙台市
  • Year and Date: 2007-04-25
• [Presentation] 後方散乱光の時間分解計測による散乱係数推定の試み (2007)
  • Author(s): 金澤 瑠維
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター,仙台市
  • Year and Date: 2007-04-25
• [Presentation] 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 (2007)
  • Author(s): 後藤 康夫
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター,仙台市
  • Year and Date: 2007-04-25
• [Presentation] 生体組織における散乱光の可干渉度の計測 (2007)
  • Author(s): 久保 善弘
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター,仙台市
  • Year and Date: 2007-04-25
• [Presentation] 反射型光透視における体表血管像の波長特性 (2007)
  • Author(s): 松原 慎一
  • Organizer: 生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター,仙台市
  • Year and Date: 2007-04-25
• [Book] バイオメトリクス (2009)
  • Author(s): 清水孝一(分担執筆)
  • Publisher: コロナ社(in press)
• [Book] Springer, "M-Health" (2006)
  • Author(s): K. Shimizu
  • Publisher: S. H. Istepanian, Ed
• [Book] M-Health (2006)
  • Author(s): K.Shimizu (ed.S.H.Istepanian, et al.)
  • Publisher: Springer
• [Book] 生体光計測
  • Author(s): 清水孝一
  • Publisher: コロナ社(in press)
• [Book] バイオメトリクス
  • Author(s): 清水孝一(分担執筆)
  • Publisher: コロナ社(in press)
• [Remarks]
  • URL: http://hecate.general.hokudai.ac.jp/welcome/top-page-jpn.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 撮像装置、撮像装置方法及びプログラム (2009)
  • Inventor(s): 天野和彦, 清水孝一
  • Industrial Property Rights Holder: セイコーエプソン株式会社, 北海道大学
  • Filing Date: 2009-04-06
• [Patent(Industrial Property Rights)] 濃度定量装置、濃度定量方法及びプログラム (2009)
  • Inventor(s): 天野和彦, 清水孝一
  • Industrial Property Rights Holder: セイコーエプソン株式会社, 北海道大学
  • Filing Date: 2009-03-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 濃度定量装置、濃度定量方法及びプログラム (2009)
  • Inventor(s): 天野和彦, 清水孝一
  • Industrial Property Rights Holder: セイコーエプソン株式会社北海道大学
  • Filing Date: 2009-03-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報測定装置および生体情報測定方法 (2008)
  • Inventor(s): 清水孝一, 天野和彦
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学, セイコーエプソン株式会社
  • Filing Date: 2008-03-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報取得装置、生体情報取得方法及び生体認証装置 (2008)
  • Inventor(s): 天野和彦, 清水孝一
  • Industrial Property Rights Holder: セイコーエプソン株式会社, 北海道大学
  • Acquisition Date: 2008-07-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報取得装置、生体情報取得方法及び生体認証装署 (2008)
  • Inventor(s): 天野和彦, 清水孝一
  • Industrial Property Rights Holder: セイコーエプソン株式会社北海道大学
  • Acquisition Date: 2008-07-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報測定装置および生体情報測定方法 (2008)
  • Inventor(s): 清水孝一, 他2名
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学セイコーエプソン(株)
  • Industrial Property Number: 2008-072431
  • Filing Date: 2008-03-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報取得装置、生体情報取得方法及び生体認証装置 (2007)
  • Inventor(s): 天野和彦, 清水孝一
  • Industrial Property Rights Holder: セイコーエプソン株式会社, 北海道大学
  • Filing Date: 2007-03-09
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体情報取得装置,生体情報取得方法及び生体認証装置 (2007)
  • Inventor(s): 清水孝一,他
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学,セイコーエプソン
  • Industrial Property Number: 2007-060309
  • Filing Date: 2007-03-09