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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of time-reversal measurement technique using phase-conjugate wave for noninvasive spectral analysis of animal body

Research Project

Project/Area Number 18K18865
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

清水 孝一  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授(任期付) (30125322)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 祐次  北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (50261582)
北間 正崇  北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (50285516)
浪田 健  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (10571250)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Keywords位相共役波 / 位相共役光 / 時間反転 / 光散乱 / 光伝搬 / ホログラム / 空間光変調器 / 輸送方程式
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、位相共役波による時間反転という新原理を散乱分光の分野に新たに導入することにより、これまで実現が困難であった強い散乱体内部局所領域の選択的分光計測法の創成を目的とする。最終年度の本年度は、初年度の理論解析およびシミュレーションの結果を踏まえ、散乱体内部局所領域分光計測システムを完成させるとともに、それを用いて種々の実験を行った。具体的な研究実績は次のとおりである。

1.本研究で考案した光波強度情報を加えた位相共役波発生方法に対し、その有効性を検証した。2.散乱媒質を通した光透視における光波時間反転原理を用いた散乱抑制能を評価し、提案手法が有効に動作することを実証した。3.生体組織への応用を念頭に、提案手法の散乱抑制能が、散乱媒質の光吸収変化に影響されないことを明らかにした。4.光源コヒーレンス長を増加させることにより、散乱抑制能が向上することを実験的に明らかにした。5.実際の生体試料を用い、提案手法の実用可能性を実証した。

これらの成果を国際会議や国内学会で発表するとともに、学術誌に投稿し採択、掲載された。発表の内2件は、表彰を受けた。また、2020年9月開催の国際会議での基調講演が決定した。

  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Xidian University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Xidian University
  • [Int'l Joint Research] Ho Chi Minh City Univ. of Tech.(ベトナム)

    • Country Name
      VIET NAM
    • Counterpart Institution
      Ho Chi Minh City Univ. of Tech.
  • [Journal Article] Nonlinear inversion technique for absorption tomography of turbid media using spatially resolved backscattered light2020

    • Author(s)
      Nishida Kazuhiro、Kato Yuji、Kudo Nobuki、Shimizu Koichi
    • Journal Title

      Optics and Lasers in Engineering

      Volume: 126 Pages: 1~11

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2019.105891

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of three-dimensional physiological function imaging of biological body by transillumination imaging using near infrared light - preliminary research -2020

    • Author(s)
      Dang Nguyen Ngoc An、Bui Phuong Anh、Tran Anh Tu、Dang Nguyen Trung An、Nguyen Van Chinh、Shimizu Koichi、Tran Trung Nghia
    • Journal Title

      Proceedings of ISAS

      Volume: 3 Pages: 11~18

    • DOI

      10.29007/dvzs

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Functional transillumination imaging of animal body with NIR light scattering2020

    • Author(s)
      Koichi Shimizu
    • Organizer
      European Lasers, Photonics and Optics Technologies Summit
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Depth Estimation of Blood Vessels in 2D NIR Transillumination Images using Machine Learning2020

    • Author(s)
      Yingdong Chen and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Deblurring of NIR transillumination images by deep learning2020

    • Author(s)
      Youjie Wang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Attempt for transillumination imaging along irregular-shape surface2020

    • Author(s)
      Xiao Wang, Phan Van To Ni and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Development of real-time system for NIR functional transillumination imaging2020

    • Author(s)
      Yu Du and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Monte-Carlo simulation of light propagation in human tissue for noninvasive measurement of blood turbidity2020

    • Author(s)
      Yingshuai Fan, Shiyang Liang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Experimental verification of scattering estimation from backscattered light for noninvasive evaluation of blood turbidity2020

    • Author(s)
      Yang Cui, Shiyang Liang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] Non-invasive optical measurement of blood turbidity in capillary2020

    • Author(s)
      Gang Wang, Motoshi Sobue, Koichi Shimizu
    • Organizer
      第59回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] From War to Peace in Optical Engineering - Befriending light scattering for biomedical applications2019

    • Author(s)
      Koichi Shimizu (keynote)
    • Organizer
      ISIPS 2019
  • [Presentation] Three dimensional transillumination imaging of human body using near-infrared light2019

    • Author(s)
      To Ni Phan Van, Trung Nghia Tran, and Koichi Shimizu
    • Organizer
      ISIPS 2019 (Best presentation award)
  • [Presentation] Development of new optical technique for noninvasive measurement of blood turbidity2019

    • Author(s)
      Shiyang Liang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      ISIPS 2019 (Best presentation award)
  • [Presentation] Extraction of blood vessel image by deep learning in NIR transillumination imaging2019

    • Author(s)
      Jiazhe Wang and Koichi Shimizu
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会
  • [Presentation] Noise reduction of hyper-spectral image for NIR functional transillumination imaging of human body2019

    • Author(s)
      Yu Ye and Koichi Shimizu
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会

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Published: 2021-01-27  

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