| Project/Area Number |
23K11826
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
岡本 博之 金沢大学, 保健学系, 准教授 (20272982)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | X線位相イメージング法 / 繊維組織 / 散乱 / 異方性 / 放射光 / 分解能 / Ｘ線位相イメージング / 位相イメージング / X線 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、Ｘ線位相イメージング法を用いて繊維組織を観察する際の、検出能の評価方法を確立することである。
近年、筋肉のような繊維状の組織をＸ線位相イメージング法により観察することが可能となってきた。しかし、繊維組織を観察する能力については、その概念さえも提案されていない。そこで本研究では、繊維組織の検出能の概念を提案し、それを元に評価用試料を作製する。その後、評価用試料を使って、実験装置の諸条件を変化させ、検出能力の変化を調べる。それらと、既に様々な研究で得られている知見とを比較し、本手法が有効であることを確認する。得られた成果により、装置の能力を最大限引き出すことが可能となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和６年度では、本研究課題における第２段階の目標であった、X線位相イメージング法における繊維組織検出能の評価方法についての確認を行った。実験は高エネルギー加速器研究機構（KEK）において採択済みの課題（2024G097）を利用して実施した。この段階では定量的な結果が必要であるため、X線位相イメージング法の標準的方法とされるSi単結晶の回折を利用するイメージング法を使用した。
実験の試料には、令和５年度の第１段階で繊維組織を模擬的に再現できることを確認した、リニアプリズム板を用いた。まず、頂角が90°のリニアプリズム板を使用して、重ねる枚数によりX線の散乱の大きさを、２組のリニアプリズム板を組み合わせる角度（挟角）により散乱の異方性（繊維性の強さ）を制御できることを再確認した。その後、頂角が130°のリニアプリズム板を使用し同様の方法でX線の散乱の大きさと散乱の異方性を制御できることを確認した。なお、頂角130°のリニアプリズム板による散乱角の大きさは、頂角が90°の場合のおよそ１／４程度であった。
得られた結果から、130°と90°の異なる２つの頂角をもつリニアプリズム板を使用することで、散乱の大きさと異方性という２つの因子をより広い範囲で制御し、繊維組織の検出能を評価できることが分かった。そして、頂角90°と、130°のリニアプリズム板を使って得られた分解能曲線は重複する条件範囲については近い値を示すことも分かった。このことから、本手法で得られた分解能曲線はリニアプリズム板の頂角によって影響を受けず、正しく装置の能力を評価していることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和６年度において本研究課題における第２段階の目標としていた、考案した手法でX線位相イメージング法による繊維組織検出能の評価が可能かどうかを確認することについては達成できた。
まず、令和５年度の第１段階で頂角90°のリニアプリズム板を使用して、その重ねる枚数を変化させることで散乱の大きさを、重ね合わせる角度（挟角）を変化させることで散乱の異方性（繊維性の強さ）を独立に制御出来ることは確認済みである。そこで、その結果を受けて令和６年度においては頂角が130°のリニアプリズム板を使用し同様の方法でX線の散乱の大きさと散乱の異方性を制御できることを確認した。そして、頂角90°と、130°のリニアプリズム板を使って得られた分解能曲線は重複する条件範囲については近い値を示すことも分かった。このことから、本手法で得られた分解能曲線は評価用試料に依存せず、正しく装置の能力を評価していることが確認できた。以上のように、研究の内容においては目標を達成できた。
しかしながら、これらの成果を学会や論文誌において発表することは出来なかった。その理由は、研究代表者の健康上の理由による。本研究の代表者は令和６年度当初から約５カ月間健康上の理由により、長時間の座位による作業、立位での作業が困難となり研究の実施が困難であった。そのため、実際に研究を実施できたのは年度後半のみであった。結果として、研究による成果は得られたものの、それらを学会等で発表することは出来なかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和６年度において、頂角90°と、130°の２種類のリニアプリズム板を使うことで繊維組織の検出能評価の範囲を広げられることを確認できた。また、本手法を使用して、Si単結晶の回折を利用したX線位相イメージング法について、散乱の大きさと散乱の異方性を２因子とした際の分解能曲線を得ることも出来た。そこで、令和７年度では撮影条件を変化させた場合について繊維組織の検出能を評価する実験を行う。具体的には、異なるX線エネルギー、および原理の異なるイメージング法により検出能評価を行う。
これまでの実験で使用したX線エネルギーは装置の制約上約20keVの１種類のみであったが、実用上はさらに高エネルギーである方が適している。そこで、令和７年度においては装置の能力上限である30keVを使用して検出能評価を行う予定である。この際、装置の能力上限では諸条件が不安定になると予想される。このことが検出能にどのような影響を与えるかを調べることも、目的の一つである。
また、令和６年度においては定量性を重視したため、Si単結晶の回折を利用したイメージング法を使用したが、令和７年度においては、応用上有利と思われる単純な光学系を持つ単スリットを用いた方法についても検出能評価を行う。
一方、上記のような実験で使用するKEK-PFのビームラインにおいては、１マシンタイム中でのX線エネルギーの変更は難しい。また、異なる原理のイメージング法を使用するために装置の入れ替えを行うことも困難である。そのため、測定に要するビームタイムの回数が多くなることが予想される。一方で、本実験を行うKEKにおいては、年間におよそ３回のビームタイムを要求できるが、ユーザー数が多いため十分な実験時間を得られるか不確定な部分がある。そこで今後、本実験を実施予定のビームライン担当者と十分な実験時間を確保できるように協議を行う予定である。
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