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生体組織の異方性の非侵襲計測のための偏光・テラヘルツ波時間領域分光システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K20092
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 人間医工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

牛田 多加志  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50323522)

研究分担者 古川 克子  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90343144)
研究協力者 西澤 誠治  
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードテラヘルツ波 / 非侵襲計測 / 偏光分光 / 円二色性分光 / テラヘルツ / 水分子 / 軟骨マトリックス / テラヘルツ時間領域分光 / 生体組織
研究成果の概要

直交2軸構造PCA(Photoconductive Antenna)および偏光検出可能テラヘルツデテクターを元に,対向する2対のPCAに高圧・高速変調バイアス発生回路を用いて位相をずらしながらバイアス電圧を入力する機構,およびテラヘルツ円偏光波を検出するディテクターに高感度電流検知回路を用いて,偏光分光・円二色性分光テラヘルツ時間領域分光システムを組み上げた.一方,アンテナの形状をボウタイ型に変更することにより,0.1テラヘルツの周波数帯のテラヘルツ波を発振させた.これにより,水分子,特に自由水の誘電緩和の周波数帯の近く,生体組織の水分子の状態を非侵襲的に計測できる可能性が見いだされた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体組織の非侵襲計測においては,テラヘルツ波を用いた研究は未だ端緒についたばかりである.テラヘルツ波は,生体組織への透過性が良好であり,水分子の分子間振動,分子内振動のエネルギー帯とオーバーラップするため,生体組織の組織形成に関する情報を得ることが可能である.本研究で実現した偏光分光・円二色性分光を組み込むことにより,生体組織および再生組織の組織形成度,組織異方性の評価を可能とすると考えられる.本システムをベースにした再生組織の非侵襲計測技術が開発されれば,再生組織の移植妥当性の客観的評価が可能となるため,再生医療の実現化に対して,その安全から大きく寄与すると考えられる.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] テラヘルツ時間領域分光法によるゼラチンゲルの水和特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      桑鶴哲理,辻本敦司,鎌田彩花,黎豊,西澤誠治,古川克子,牛田多加志
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部 第24期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of Bound Water Ratio in Extracellular Matrices using Terahertz Time-Domain Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuri Kuwazuru, Atsushi Tsujimoto, Ayaka Kamada, Katsuko Furukawa, Seiji Nishizawa, Takashi Ushida
    • 学会等名
      9th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ時間領域分光法によるゼラチンゲルの水和特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      桑鶴 哲理, 辻本敦司, 鎌田彩花, 黎豊, 西澤誠治, 古川克子, 牛田多加志
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第24期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] テラヘルツ時間領域分光法によるハイドロゲルの水和状態の検出2018

    • 著者名/発表者名
      辻本敦司, 桑鶴哲理, 鎌田彩花, 黎 豊, 西澤誠治, 古川克子, 牛田多加志
    • 学会等名
      日本機械学会第57回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] テラヘルツ時間領域分光法による軟骨基質水和状態の検出2017

    • 著者名/発表者名
      桑鶴 哲理 , 鎌田 彩花, 黎 豊, 西澤 誠治, 古川 克子 , 牛田 多加志
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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