2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on theoretical model of the photoacoustic effect for development of the photoacoustic tomography
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17K14597
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Research Institution | Gunma Prefectural Industrial Technology Center |
Principal Investigator |
川原 潤也 群馬県立産業技術センター, その他部局等, 主任 (30792444)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 光音響 / 音響波 / 生体イメージング / 流体工学 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、光音響効果を利用した生体イメージング技術の理論的基盤の整備を目的としており、生体組織の光音響特性値の高精度な定量評価を可能にする新しい解析モデルの構築を目指している。最終年度は、平成30年度に構築した光音響波に関する数理モデルの検証のため、以下に示す理論解析と数値解析を実施した。 1. 連続媒質中に散乱体として存在する気泡が、音響波の伝播に与える影響を理論解析し、音響波の伝播速度に関する新しい数理モデルを構築した。平成29年度以前に研究代表者が構築した音響波の伝播速度の数理モデル (e.g., Kawahara et al., Mech. Eng. Lett., 2015) は、気泡間相互作用を考慮した解析には適用できなかった。これに対して、本年度の研究では、気泡間相互作用を考慮した解析においても適用できる新しい数理モデルを構築した。このため、本年度に構築した数理モデルは、従来のモデルと比較して、より高いボイド率で適用可能な伝播速度のモデルとなっている。 2. 平成30年度に構築した光音響波に関する数理モデルの検証のため、散乱体としての気泡が存在する連続媒質中における音響波の伝播の数値解析を行った。本年度の研究では、媒質中において生じる音響波の伝播挙動について、音響波の振幅や周波数等の条件ごとに解析した。また、気泡径が媒質中の任意の位置の圧力変動に与える影響について解析した。さらに、数値解析によって得られた伝播速度と上記1の数理モデルの比較を行い、両者がよい一致を示すことを明らかにした。
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