2015 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロフォーカスX線源を利用したX線暗視野法の開発と病理学への応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy |
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| Project/Area Number |
15H01129
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
安藤 正海 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 教授 (30013501)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | X線光学系 / X線暗視野法 / 屈折型像 / 医学試料 / 病理学診断 / シリコン単結晶 / 機械研磨 / X線動力学理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本科研費研究においてはこれまで放射光を利用して開発してきたX線暗視野法（XDFI = Xray Dark-Field Imaging）を放射光以外の線源を利用した日常的に使うことができるシステム開発を行なうことが主眼である。このための準備研究を行なった。放射光利用XDFIシステムは放射光リング、300ワット熱を除去し単色光を作成するための2結晶配置モノクロメーター、角度広がりをできるだけ抑えて平面波に近いビームを作成するための非対称反射モノクロメーター（MC = Monochromator-Collimator）、試料、ラウエ（透過）型角度分析板（LAA = Laue Angle Analyzer）、CCDカメラからなる。この線源は巨大な加速器であること、出る放射光は白色光であること、特に垂直偏光を出すために5T（テスラ）水平磁場のウィグラーを用いているので1mradあたりの熱量は200ワットになる。利用しているビームラインにおける垂直ビーム角度広がりは1.5mradである。水冷をすなわち熱負荷をできるだけ抑えて上記MCにビームを供給するためには前記2結晶配置モノクロメーターにおいて大部分の熱を除去することになる。一方、光学系によって取り出すことができるビームの単色度はほぼ 3x 10(-4)程度である。熱換算するとその熱はマイクロワット程度以下になる。すなわち温度安定のため以外の目的でMCを冷却する必要はない。さて市販のX線源を用いてできるだけX線強度を上げるためにキャピラリーを導入した。定量評価はまだであるが、キャピラリーを装着していない別X線源と比較すると目視では明らかに強度の増が認められ、露光時間も短縮が図られた。LAA用には精密ゴニオメーターが必要になるので整備を行なった。さらにXDFIシステムのセットアップを開始する前に吸収コントラストによるCT像を特別設計のファントムおよび人体からの試料を用いてデータを収集した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
キャピラリー使用によるX線出射量増強機構を備えたX線源を入手することができたこと、ラウエ（透過）型角度分析板（LAA = Laue Angle Analyzer）をより薄くする技術開発を開始したこと、角度を精密駆動するための精密ゴニオメーターの整備が終了できたこと、市販よりも高空間解像度が得られるX線カメラの開発を始めたことが理由である。従来は英国製X線カメラを使って来たがその最高ピクセルは 7.4micronであった。この空間解像度を上げるために英国からのさらなる技術進展を待っていたが朗報は届かなかった。そこで空間解像度が高いX線カメラを自作することとした。幸い日本は世界のどこにも負けない市販のカメラ王国である。できるだけ小さいピクセルサイズの市販カメラを探し入手することができたのでこれをベースにして新しいX線カメラを設計することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
XDFIのセットアップとそれによる2Dおよび3D像取得を行なう。特に放射光を使用しないX線源による屈折像のコントラストを正確に測定する予定である。そのための屈折コントラスト評価のための試料づくりを行なう。自作X線カメラの製作を進め試運転を行なう。設計値としては視野水平 36mm、垂直 24mm、ピクセルサイズ 4-5ミクロンとした。
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[Presentation] XDFI (x-ray dark-field imaging) optics and its application to medicine2015
Author(s)
M. Ando, R. Gupta, S. Ichihara, G. Jin, J.-K. Kim, G. Li, J.-H. Lim, K.Mori, N. Sunaguchi, Y. Sung, Y. Suzuki, T. Yuasa
Organizer
MASR2015 (8TH Meeting on Medical Application of Synchrotron Radiation)
Place of Presentation
Grenoble（フランス）
Year and Date
2015-10-04 – 2015-10-10
Int'l Joint Research / Invited
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