2018 Fiscal Year Annual Research Report
In vivo light guiding with acoustic fields
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17K20089
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中川 桂一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00737926)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 音響波 / 光導波 / バイオフォトニクス / 光音響 / PDT / オプトジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，生体深部へ非侵襲的に光を届けるための音響技術の開発を行っている．光を用いたバイオ・医療技術は，蛍光観察，光線力学療法（PDT），オプトジェネティクス，近赤外分光分析（NIRS）など多岐にわたる．しかしながら，生体内では光の強い散乱により，深部への導光は極めて困難である．本研究では，レーザパルスを用いて発生させた非線形な音響波（圧力波）を用い，生体深部へと光を導光する技術を開発した．音響波部分では密度変化にともない屈折率が変化する．そのため，導波路のような屈折率分布を生むことが可能となる．ここで，本研究では急峻な圧力勾配を有する音響波を用いているため，より大きな光の閉じ込め効果を実現することが可能となる．実際にはナノ秒パルスレーザをアキシコンレンズを用いてリング状にし，光―音響変換により対象の周囲に円形状の音響波を作り出した．音響波は伝播に伴い非線形性を増し，最終的にはサンプル内にて一本の圧力場を生み出す．これが，音響的な光ファイバである．検証実験として，生体の散乱特性を模擬したイントロリピッド内包ゲルファントムを用いた．様々な散乱体濃度，散乱体厚みにおいて，ピークシグナルが１桁向上していることが確認された．また，ブタの大脳皮質スライスを用いた実験においても，提案手法がある場合，無い場合と比べ光の透過性および局所性が向上していることが確認された．原理実証システムではサンプル周囲に音響波を形成するため，対象が小さなものに限定されていたが，今後は実際のアプリケーションを考慮したシステムを開発してゆく予定である．
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Research Products
(1 results)
