2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K12552
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
羽根 一博 東北大学, 工学研究科, 教授 (50164893)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 敬 東北大学, 工学研究科, 助教 (60633394)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 検査・診断システム / スマートグラス / 網膜 / 緑内障 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑内障などの網膜に関する病気は、加齢に伴い無意識の内に進行し、気付いたときには手遅れの場合が多い．本研究ではウェアラブルの網膜検査装置を提案している．スマートグラスに網膜反射光を検出する機能を組み込み、スマートグラスをディスプレイとして用いながら、網膜の健康診断を行うウェアラブル機器を研究している．今年度は，マイクロミラーを用いた共焦点光学系を試作し，計測実験を行った．試作においては，市販のスマートグラスを改良し，外部から走査レーザ光を導入できる構造を組み込んだ．これにより小型化したウェアラブル光学系を試作できた．レーザ光をグラス部に運べるように，ファイバにより伝送し，反射光を同じファイバで検出する光学系により実験を行った．網膜位置に反射率を変えた資料を置いて，MEMSミラーによりレーザ光を走査し，反射光をフォトダイオードにより検出した．反射光は得られるが，信号とノイズ比が小さいので，ノイズを低減するため対策をった．検出器として光子計数も実現できる小型光電子増倍管を利用して，信号感度を増強した．しかしなお，信号にノイズが見られ，その原因を解明する実験を繰り返し，ファイバ端面のわずかな反射光と網膜面反射光の干渉によるノイズであることを突き止めた．干渉ノイズを低減するため，入射レーザ光の高速変調（～30MHz）を導入し，ノイズを低減できた．加えて，レーザ走査を繰り返し，反射光信号を蓄積し平均化することで，ランダムノイズを低減するようソフトウェアを改良した．人への適用を行う前に，豚眼球を用いた実験を試みるため，同等の光学系を卓上で形成し，眼底像の取得を試みる装置を試作した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイクロミラーを用いた共焦点光学系を組み込んだウェアラブル光学系を用いて，模擬試料からの反射光測定を行った．反射光信号に含まれるノイズの発生源が不要反射面で生じる干渉光によるノイズであることを明らかにできたことで，高感度測定への方針を示すことができたことは本研究において重要な進展であった．また，反射光量が微弱であることへの対策として，小型光電子増倍管の導入と信号積算ソフトウェアの導入により，ノイズを減らすことができた．反射率の低い（<10％）試料として肉片を用いた実験においても，信号が得られることを確認できたことは，生体網膜に対して適用するために重要な実験結果となった．加えて，豚眼を用いた実験が行えるように装置を試作できたことは，今後の実験において重要な結果である．このように，研究は予定通りに進捗している状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
生体眼（豚眼）において，網膜反射像が得られるようにするため，光学部品の配置をより精密に調整する．特に走査範囲と網膜領域を確認しながら測定できることが望ましいが，レーザ走査系と同時に網膜面の白色照明反射像が得られる映像光学系を挿入することを試みる．これにより，豚眼から網膜像を取得することを目指す．加えて，ミラーの走査角，解像度，ビームスポットなどを評価し，装置の改善を行う．また収差および余分な角膜反射光の影響等も評価する．これらにより，ウェアラブルメガネにMEMS走査ミラー組み合わせた光学系において，生物眼（豚眼）の眼底像を取得する方法を確立する．
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| Causes of Carryover |
簡易型光学システムである程度確認が得た後に，高精度光学システムを構築する方が有効であったので，高精度光学システムの試作を次年度に行うこととした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
高精度光学システムを開発し，動物眼実験を行う.
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