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2015 Fiscal Year Annual Research Report

多波長ホログラフィック高精細生体断層撮像装置の開発

Research Project

Project/Area Number 26820155
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

崔 森悦  新潟大学, 自然科学系, 助教 (60568418)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords生体計測 / 光コヒーレンストモグラフィ / 生体振動計測 / 光計測 / 計測工学
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、内耳蝸牛の生理機能解明へ向けた研究基盤の構築のため、医工連携によってナノレベルの生体断層撮像に向けた多波長ホログラフィック高精細OCT(Optical coherence tomography)の開発を行った。
特に、多波長ホログラフィックOCTのアイデアを発展させた多波長走査型共通光路en-face OCT (MS-OCT)を製作し、独自に開発した振動計測手法である、広視野ヘテロダイン干渉法(Wide-filed heterodyne interferometric vibrometry; WHIV)を組み合わせ、生体内部の2次元振動計測を実現した。
多波長走査型共通光路en-face OCT技術は、ファブリペロー共振器と超広帯域Super luminescent diode (SLD)を用いて生成した低コヒーレンス光コムを光源とし、ファブリペロー共振器(FPE)の共振器長を可変にすることで深さ方向のスキャンを実現した。OCT計測実験では、パラフィンで固定されたマウスの肝臓細胞組織の3次元OCT計測を行い、提案手法の有用性を確認した。光源は、中心波長840nm、帯域幅160nmの超広帯域SLDを用いた。FPEのピエゾアクチュエータによって光コムのコム間隔を操作し、CCDカメラを用いたフルフィールド計測によって、3次元OCTの深さ軸方向分解能は2.5μmまで向上した。
さらに、WHIVによって、生体の数10kHzの音波領域の振動を従来の100フレームレート級のCCDやCMOSカメラを使用して広視野高解像度で計測可能になった。WHIV法の有用性確認のために、上記光学計測装置を用いてOCT計測に用いたマウス肝臓細胞の各層での2次元振動分布計測を行い、高速な生体内部振動計測が可能であることが示された。実験では、試料側の振動周波数を1.000kHzに設定し、干渉板にもピエゾ素子を取り付け1.0034kHzで振動を加えることによって、CCDカメラの512枚のヘテロダイン干渉画像の時間変化から独自に開発した信号処理手法を適用し、2次元の振動周波数、位相、及び振幅分布を求めることができた。

  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Multifrequency swept common-path en-face OCT for wide-field measurement of interior surface vibrations in thick biological tissues2015

    • Author(s)
      S. Choi, T. Watanabe, T. Suzuki, F. Nin, H. Hibino and O. Sasaki
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 23 Pages: 21078-21089

    • DOI

      10.1364/OE.23.021078

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Wide-field heterodyne interferometric vibrometry for two-dimensional surface vibration measurement2015

    • Author(s)
      S. Choi, Y. Maruyama, T. Suzuki, F. Nin, H. Hibino, and O. Sasaki
    • Journal Title

      Optics Communications

      Volume: 356 Pages: 343-349

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2015.08.016

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Profile Measurement of Thin Films by Backpropagation of Multiple-Wavelength Optical Fields with Two Sinusoidal Phase-Modulating Interferometers2015

    • Author(s)
      O. Sasaki, J. Xin, S. Choi, T. Suzuki
    • Journal Title

      Optics Communications

      Volume: 356 Pages: 578-581

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2015.08.066

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phase-shifting interferometer with pulse modulation based on a down sampling technique2015

    • Author(s)
      T. Serizawa, T. Suzuki, and S. Choi
    • Journal Title

      Optical Engineering

      Volume: 54 Pages: 085107

    • DOI

      10.1117/1.OE.54.8.085107

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 3D Tomographic Measurement of Interior Surface Vibrations in Thick Biological Tissuese Using Multifrequency Sweepable Optical Comb2016

    • Author(s)
      S. Choi, K. Sato, F. Nin, and H. Hibino
    • Organizer
      2016 Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR)
    • Place of Presentation
      韓国仁川International convention center
    • Year and Date
      2016-06-20 – 2016-06-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 多波長走査型干渉顕微鏡による生体内部の en-face 断層振動計測【注目講演】2016

    • Author(s)
      崔 森悦、佐藤 敬太、任 書晃、日比野 浩
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [Presentation] 生体断層計測用GHz 帯Er 添加高調波能動モード同期 ファイバレーザの製作2016

    • Author(s)
      羽田 圭志、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩、 黒川 隆志
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [Presentation] 広視野ヘテロダイン干渉振動計測法による一括平面振動 計測2016

    • Author(s)
      崔 森悦、丸山 悠太、鈴木 孝昌、小浦方 格
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [Presentation] SC 光源と多波長逆伝搬法を用いた高分解能断層形状計測2016

    • Author(s)
      安部 和樹、武隈 雄也、崔 森悦、佐々木 修己、新田 勇、小浦方 格
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [Presentation] 空間光位相変調器による光渦の生成と位相計測2015

    • Author(s)
      出塚 和紀,崔 森悦, 鈴木孝昌, 佐々木修己
    • Organizer
      平成27年度(第25回)電気学会東京支部新潟支所研究発表会
    • Place of Presentation
      新潟県長岡市 長岡技術科学大学
    • Year and Date
      2015-10-31 – 2015-10-31
  • [Presentation] Optical multi-frequency swept sensing for wide-field vibration measurement of interior surfaces in biological tissue2015

    • Author(s)
      S. Choi, F. Nin, H. Hibino, and T. Suzuki
    • Organizer
      SPIE/OSJ Biophotonics Japan 2015
    • Place of Presentation
      東京都文京区筑波大学東京キャンパス
    • Year and Date
      2015-10-27 – 2015-10-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wide-field heterodyne en-face OCT system for vibration measurement of internal surfaces2015

    • Author(s)
      S. Choi, F. Nin, T. Suzuki, and H. Hibino
    • Organizer
      CLEO-PR 2015
    • Place of Presentation
      Pusan, Korea, International convention center
    • Year and Date
      2015-08-24 – 2015-08-28
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 研究内容(鈴木・崔研究室HP)

    • URL

      http://optlab.eng.niigata-u.ac.jp/res.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 平面振動計測装置及び平面振動計測方法2015

    • Inventor(s)
      崔森悦
    • Industrial Property Rights Holder
      崔森悦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願 2015-116904
    • Filing Date
      2015-06-09

URL: 

Published: 2017-01-06  

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