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周波数可変広帯域光コムを用いた生体3次元断層振動撮像装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H03164
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関新潟大学

研究代表者

崔 森悦  新潟大学, 自然科学系, 研究准教授 (60568418)

研究分担者 田中 洋介  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20283343)
村松 正吾  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (30295472)
研究協力者 日比野 浩  
任 書晃  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード光コヒーレンストモグラフィー / 内耳感覚上皮帯 / 光計測 / 感覚上皮帯 / 医工連携 / 生体光計測 / 光コム / 干渉顕微鏡 / 振動計測 / 生体振動計測 / 計測工学 / 応用光学・量子光工学 / 光源技術 / 医用画像・バイオイメージング / 生体光学 / 生体計測 / 光生体計測 / ナノバイオ / メカノバイロジー
研究成果の概要

本研究では、生体内のナノ精度の高精度断層撮像と振動計測可視化を目指し、医工連携によって「en-face多波長走査型光断層振動撮像装置」を開発した。光源として超広帯域光源(Supercontinuum光)を導入し、多波長走査方式の干渉計測手法を取り入れたen-face撮像装置を製作した。断層像の深さ分解能2.7μm、及びx-y軸平面画像の分解能3.5μmを達成し、生きたモルモットの感覚上皮帯振動を10nm程度の感度で検知することができた。また、多波長走査機構を全電子的に行える「光コム」光源の導入を検討し、より高速かつ精確な断層像と振動分布の可視化が可能であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本格的な高齢化社会の到来に伴い、難聴を患う高齢者の増加が想定される。聴覚は、3層の異なる細胞層からなっている感覚上皮帯のナノ振動により惹起される。この内耳の感覚上皮帯の機能不全が難聴の原因となる。従って、その振動様態のメカニズムを解明することが急務である。本研究では、生きた動物の感覚上皮帯をターゲットとして新しい光断層撮像装置を開発した。新しい計測手法と特殊なレーザ光源を導入することで、生きた状態の感覚上皮帯において、従来のレーザ振動計よりも詳細かつ広範囲に振動様態を可視化することが可能になった。従って、本研究により開発された機器は難聴の解明などの内耳医療に貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Exact surface profile measurement without subtracting dispersion phase through Fourier transform in a white-light scanning interferometer2018

    • 著者名/発表者名
      Luo Songjie、Sasaki Osami、Chen Ziyang、Choi Samuel、Pu Jixiong
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 4 ページ: 894-894

    • DOI

      10.1364/ao.57.000894

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hearing Loss Controlled by Optogenetic Stimulation of Nonexcitable Nonglial Cells in the Cochlea of the Inner Ear2017

    • 著者名/発表者名
      Sato MP, et al.
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Neuroscience

      巻: 10 ページ: 300-300

    • DOI

      10.3389/fnmol.2017.00300

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computer modeling defines the system driving a constant current crucial for homeostasis in the mammalian cochlea by integrating unique ion transports2017

    • 著者名/発表者名
      Nin F, et al.
    • 雑誌名

      npj Systems Biology and Applications

      巻: 3 号: 1 ページ: 4-4

    • DOI

      10.1038/s41540-017-0025-0

    • NAID

      130007901272

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3-D surface profile measurement using spectral interferometry based on continuous wavelet transform2017

    • 著者名/発表者名
      Serizawa Takuma、Suzuki Takamasa、Choi Samuel、Sasaki Osami
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 396 ページ: 216-220

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2017.03.053

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multifrequency-swept optical coherence microscopy for highspeed full-field tomographic vibrometry in biological tissues2017

    • 著者名/発表者名
      Choi Samuel、Sato Keita、Ota Takeru、Nin Fumiaki、Muramatsu Shogo、Hibino Hiroshi
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 8 号: 2 ページ: 608-608

    • DOI

      10.1364/boe.8.000608

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The unique ion permeability profile of cochlear fibrocytes and its contribution to establishing their positive resting membrane potential,2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, F. Nin, S. Murakami, G. Ogata, S. Urtsuka, S. Choi, T. Nakagawa, H. inohara, S. Komune, Y. Kurachi, H. Hibino
    • 雑誌名

      Pflugers Arch.

      巻: 468 号: 9 ページ: 1609-1619

    • DOI

      10.1007/s00424-016-1853-2

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 先端的イメージング振動計測装置による内耳の感覚上皮帯ナノ振動の平面分布2019

    • 著者名/発表者名
      崔 森悦,任 書晃,太田 岳,日比野 浩
    • 学会等名
      日本薬理学会第92回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内耳の感覚上皮帯に生じるナノ振動の抽出とその調節機構の検討2019

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、任 書晃、崔 森悦、日比野 浩
    • 学会等名
      第92回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 改良型イメージング振動計測装置による内耳感覚上皮帯ナノ振動の深度分布2019

    • 著者名/発表者名
      任 書晃、太田 岳、崔 森悦、日比野 浩
    • 学会等名
      第92回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 聴覚の特徴に資する内耳感覚上皮帯のナノ振動の同定 解剖学会-生理学会 連携シンポジウム:「内耳蝸牛・聴覚伝導路に置ける音信号伝達・処理メカニズムの形態学的・生理学的基盤」2019

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、任 書晃、崔 森悦、日比野 浩
    • 学会等名
      第124回日本解剖学会総会全国学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Detection of an atypical motion in cochlear sensory epithelium.2019

    • 著者名/発表者名
      Ota T, Nin F, Choi S, Hibino H
    • 学会等名
      9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress in conjunction with The 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An imaging system for 3D detection of nano-vibrations in sensory epithelium of the inner ear.2019

    • 著者名/発表者名
      Nin F, Choi S, Ota T, Hibino H
    • 学会等名
      9th FAOPS Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of nanoscale vibrations in the inner ear by advanced vibrometries.2019

    • 著者名/発表者名
      Hibino H, Ota T, Choi S, Nin F
    • 学会等名
      9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress in conjunction with The 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OCT Volumetric Data Restoration via Primal-Dual Plug-and-Play Method2018

    • 著者名/発表者名
      Shogo Muramatsu, Samuel Choi, Shunske Ono, Takeru Ota, Fumiaki Nin, Hiroshi Hibino
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 改良型広視野ヘテロダイン干渉振動法による2次元面の一括振動計測2018

    • 著者名/発表者名
      崔 森悦,任 書晃,太田 岳,佐藤 洸平,日比野 浩
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会OPJ2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 位相変調型デュアルファイバープローブによるフリンジプロジェクション法2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川 陽平,崔 森悦,鈴木 孝昌,任 書晃,日比野 浩
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会OPJ2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多波長走査型光コヒーレンス顕微鏡を用いた内耳感覚上皮帯振動計2018

    • 著者名/発表者名
      崔 森悦,任 書晃,太田 岳,佐藤 洸平,村松 正吾,日比野 浩
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会OPJ2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 階層的スパース正則化とハード制約を利用したOCTボリュームデータ復元の実データ検証2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 元暉,村松 正吾,崔 森悦,小野 峻佑,太田 岳,任 書晃,日比野 浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内耳のナノ振動計測を標的とした改良型レーザー干渉法の創出2018

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内耳の感覚上皮ナノ振動の3次元計測を志向した新規光干渉顕微鏡の創製2018

    • 著者名/発表者名
      任 書晃、崔 森悦、太田 岳、日比野 浩
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内耳の感覚上皮ナノ振動の3次元計測を志向した新規光干渉顕微鏡の創製2018

    • 著者名/発表者名
      崔 森悦、任 書晃、太田 岳、日比野 浩
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 改良型振動計による内耳ナノ振動の測定と解析 シンポジウム「分子から個体のメカノバイオ:多様な物理刺激とその応答」2018

    • 著者名/発表者名
      日比野 浩、太田 岳、崔 森悦、任 書晃
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内耳の感覚上皮ナノ振動の3次元計測を志向した新規光干渉顕微鏡の創製2018

    • 著者名/発表者名
      任 書晃、崔 森悦、太田 岳、日比野 浩
    • 学会等名
      第28回日本耳科学会総会・学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 改良型レーザ干渉計による内耳蝸牛の感覚上皮帯ナノ振動測定2018

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      第28回日本耳科学会総会・学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 感覚上皮帯の非典型な動きの同定と分析2018

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、任 書晃、崔 森悦、日比野 浩
    • 学会等名
      第65回中部日本生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内耳の感覚上皮ナノ振動の3次元計測を志向した光干渉顕微鏡の創製2018

    • 著者名/発表者名
      任 書晃、崔 森悦、太田 岳、日比野 浩
    • 学会等名
      第65回中部日本生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多波長走査型干渉顕微鏡を用いた広視野in-vivo蝸牛基底板の振動計測2018

    • 著者名/発表者名
      崔 森悦, 任 書晃, 太田 岳, 佐藤 敬太,日比野 浩
    • 学会等名
      応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 内耳蝸牛の感覚上皮帯に生じるナノ振動の特性:改良型レーザ干渉計による検討2018

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Multi-frequency swept en-face optical coherence microscopy with supercontinuum comb for in-vivo measurement of inner ear2017

    • 著者名/発表者名
      S. Choi, F. Nin, T. Ota, K. Sato, T. Suzuki, H. Hibino
    • 学会等名
      The Twelfth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生きた感覚上皮帯の 3 次元振動分布計測のためのスーパーコンティニウム多波長走査型en-face OCT 顕微鏡2017

    • 著者名/発表者名
      崔 森悦,任 書晃,太田 岳,佐藤 敬太,日比野 浩
    • 学会等名
      日本光学会OPJ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Multi-frequency swept en-face optical coherence microscopy with supercontinuum comb for in-vivo measurement of inner ear2017

    • 著者名/発表者名
      S. Choi, F. Nin, T. Ota, K. Sato, T. Suzuki, H. Hibino
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 内耳ナノ振動を標的としたレーザ干渉計の作製と技術展開2017

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      第68回日本薬理学会北部会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 内耳ナノ振動を標的としたレーザ干渉計の作製と技術展開2017

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      第64回中部日本生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非負制約を利用した en-face OCTボリュームデータ信号復元2017

    • 著者名/発表者名
      村松正吾,崔森悦,小野峻佑,伊藤迅平, 太田岳, 任書晃,日比野浩
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多波長走査型 OCT による生体内振動計測(招待講演)2017

    • 著者名/発表者名
      崔森悦,任書晃,太田岳,日比野浩
    • 学会等名
      レーザ学会学術講演会第37回年次大会
    • 発表場所
      徳島大学( 徳島県徳島市新蔵町)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 変調器を用いた光パルスと周波数コムの生成2017

    • 著者名/発表者名
      菅野 光成, 黒川 隆志, 塩田 達俊, 田中 洋介
    • 学会等名
      平成28 年度電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会
    • 発表場所
      東海大学高輪キャンパス(東京都港区高輪2丁目)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 波長可変な広帯域コムの生成と精密分光へ応用 波長可変な広帯域コムの生成と精密分光へ応用 波長可変な広帯域コムの生成と精密分光へ応用 波長可変な広帯域コムの生成と精密分光へ応用2017

    • 著者名/発表者名
      郡場 元太,小久保宰,森貴宏,田中 洋介, 黒川 隆志,塩田達俊,柏木謙
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市西区みなとみらい)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 二重正弦波位相変調法を用いた生体ナノ振動計測技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      太田岳, 崔森悦, 任書晃, 日比野浩
    • 学会等名
      第58回光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区神楽坂4丁目)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体内ナノ振動計測を目指した多波長走査型en-face OCTの開発2016

    • 著者名/発表者名
      崔森悦, 任書晃, 太田岳, 日比野浩
    • 学会等名
      第58回光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区神楽坂4丁目)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Wide-field Heterodyen Vibrometry for Measurement of Surface Vibrations in Biological Tissues2016

    • 著者名/発表者名
      S Choi, F. Nin, T. Suzuki, H. Hibino
    • 学会等名
      IEEE OMN2016
    • 発表場所
      シンガポールNUS(シンガポール)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 広視野ヘテロダイン干渉振動計測法による生体表面の高速振動計測2016

    • 著者名/発表者名
      崔森悦, 鈴木孝昌, 任書晃, 日比野浩
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟トキメッセ( 新潟県新潟市中央区万代島)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2 波長合成レーザ干渉計測法による段差計測2016

    • 著者名/発表者名
      宗村章平, 崔森悦, 鈴木孝昌, 佐々木修己
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟トキメッセ( 新潟県新潟市中央区万代島)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多波長走査型 en-face 干渉顕微鏡による生体内部の形状計測2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤敬太, 任書晃, 日比野浩, 崔 森悦
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟トキメッセ( 新潟県新潟市中央区万代島)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 3D Tomographic Measurement of Interior Surface Vibrations in Thick Biological Tissues Using Multifrequency Sweepable Optical Comb2016

    • 著者名/発表者名
      S. CHOI, F. NIN, K. SATO, H. HIBINO
    • 学会等名
      2016 Collaborative Conference on 3D & Materials Research
    • 発表場所
      仁川国際センター(韓国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パラメータ最適化によるen-face OCT の観測過程推定2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤迅平, 村松正吾, 崔森悦
    • 学会等名
      第31 回信号処理シンポジウム
    • 発表場所
      大阪関西大学100周年記念会館(大阪府吹田市山手町)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 波動光応用研究室

    • URL

      http://optlab.eng.niigata-u.ac.jp/index2.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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