2020 Fiscal Year Research-status Report
多波長レーザースペックルを用いた血管厚さと血流速さの同時計測に関する研究
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19K04413
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
澤野 宏 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (40514295)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 血管計測 / 血管厚さ / レーザースペックル / 他波長計測 / 血流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
血流は大切な生体情報であり，非侵襲で高精度な血流の計測は重要な役割を持っている．出力が小さく，透過性を持つ赤外レーザを照射することにより，人体に負荷をかけることなく血流の速度を計測することが可能である．血管の厚さを計測することが可能になれば，血管の閉塞などの情報を得ることができ，より詳細な生体情報が入手できる．本研究は，複数の波長のレーザースペックル情報から血管厚さと血流速さの情報を分離することにより，血管厚さと血流速さの同時計測を可能とする計測方法の実現を目的としている．
初年度である２０１９年度は流動層厚さおよび流速とスペックルの時間変化との関係を計測し，複数波長のレーザースペックルによる流動層厚さと流速の同時推定の可能性があることを明らかにしている．
２年目となる２０２０年度は２０１９年度の研究で取得した実験データおよび２０２０年度に追加で実施した実験データを整理，解析し，複数波長のレーザースペックルの特性値から血管厚さと血流速さの情報を分離する方法を提案した．また，多波長レーザースペックルによる血管厚さと血流速さの同時計測実験を行い，2つの波長のレーザによって得られた平均輝度変化から流動層厚さと流速を推定した結果，流速と流動層厚さともに実測値と推定値の間に正の相関が得られた．この結果から，本研究で提案する複数波長のレーザースペックルによる流動層厚さと流速の同時推定が可能であることを明らかにした．
２０２０年度の研究で得られた研究成果をまとめて，学術論文として発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は２０１９年度から２０２１年度の３年計画で研究を遂行しており，２０１９年度は「レーザ波長と血管厚さの関係の解析」および「血管厚さおよび血流速さとレーザースペックルから得られる特性値の関係の解析」，２０２０年度は「多波長レーザースペックルによる血管厚さと血流速さの同時計測方法の策定」および「波長可変レーザを用いた血管情報計測プローブの試作」，２０２１年度は「手の血管を対象とした血流計測実験」を計画している．
２０２０年度は複数波長のレーザースペックルの特性値から血管厚さと血流速さの情報を分離する方法の提案および提案した方法の有用性の評価を実施しており，「多波長レーザースペックルによる血管厚さと血流速さの同時計測方法の策定」は達成した．しかしながら，「波長可変レーザを用いた血管情報計測プローブの試作」には至っていないことから，進捗状況を「やや遅れている」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２０年度は当初の計画に対してやや遅れが生じた．
２０２１年度は２０２０年度のやり残しである「波長可変レーザを用いた血管情報計測プローブの試作」と２０２１年度に計画をしている「手の血管を対象とした血流計測実験」を進める．
まず，血管厚さと血流速さの情報を分離する方法を二次元に拡張し，血管厚さと血流速さの二次元分布を取得する方法を確立する．また，コンパクトレーザ光源を用いて光源とCCDから構成される血管情報計測プローブを試作する．
次に，製作したプローブを用いて，手のひらおよび手の甲における血流の計測実験を行うことにより，試作した血管情報計測プローブによる血管厚さと血流速さの計測性能の評価を行う．
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| Causes of Carryover |
２０２０年度は当初計画より研究の進展にやや遅れが生じており，「波長可変レーザを用いた血管情報計測プローブの試作」に至らなかった．血管情報計測プローブを試作するための波長可変レーザおよび部品の購入分が次年度使用額として残ったものである．
次年度使用額については，２０２１年度の研究において，「波長可変レーザを用いた血管情報計測プローブの試作」のための波長可変レーザおよび部品の購入費として用いることを計画している．
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