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少数方位投影像による電子線トモグラフィのための非線形離散階調再構成法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K04891
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関工学院大学

研究代表者

馬場 則男  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (80164896)

研究分担者 馬場 美鈴  工学院大学, 総合研究所(付置研究所), 研究員 (80435528)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード電子線トモグラフィ / 電子顕微鏡 / 逆問題 / 画像再構成 / 情報欠落問題 / ナノ材料 / ナノバイオ
研究成果の概要

医療用X線CTと同様な原理で電子顕微鏡を使ってナノの分解能を持つ電子線CTが広く応用され、生物、材料科学分野の3次元構造解析に役立っている。しかし、装置の仕組みなどから一般に全方向の投影像が得られないため、特に奥行方向の分解能が低く、また、撮影枚数が100枚近く必要なため、何時間も要し実用性に大きな問題があった。本研究の結果、これらを解決する新たな断層像演算方法が考案され、そのソフトウェアも作製された。これまでの撮影時間を1/4から1/5にまで短縮しても奥行方向の分解能が下がらない鮮明な断層像が得られる。医療用X線CT、MRI,中性子線CT、など、その他のCTにも役立てられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

コンピュータ断層法(CT)では、全ての方向(0°~180°)の投影データが必要ですが、この研究で取り上げた電子線(CT)のように、限られた角度範囲(ここでの例で換算して、0°~140°)しかデータが得られないCTもあります。このようなとき、断層像は歪みぼやけた像となります。この問題を解決しました。与えられた情報だけから欠陥を補う新たな理論を構築しました。さらに、通常1°間隔で細かく投影データを取得する必要がありますが、放射線量を減らす必要から、この間隔を8°~10°と広げても鮮明な断層像が得られます。この演算方法を広く多くのCT装置に組み込めば大きく貢献できると考えています。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Novel nonlinear reconstruction method with grey-level quantisation units for electron tomography2020

    • 著者名/発表者名
      Baba Norio, Kaneko Kenji, Baba Misuzu
    • 雑誌名

      Science Report

      巻: 10 号: 1 ページ: 20146-20161

    • DOI

      10.1038/s41598-020-77156-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generalized spot auto-focusing method with a high-definition auto-correlation function in transmission electron microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Isakozawa Shigeto、Baba Misuzu、Amano Junpei、Sakamoto Shohei、Baba Norio
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 68 号: 5 ページ: 395-412

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfz028

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A nuclear membrane-derived structure associated with Atg8 is involved in the sequestration of selective cargo, the Cvt complex, during autophagosome formation in yeast2018

    • 著者名/発表者名
      Baba Misuzu、Tomonaga Sachihiko、Suzuki Masato、Gen Maeda、Takeda Eigo、Matsuura Akira、Kamada Yoshiaki、Baba Norio
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 15 号: 3 ページ: 423-437

    • DOI

      10.1080/15548627.2018.1525475

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 濃度量子を用いた非線形再構成法2018

    • 著者名/発表者名
      馬場則男、金子賢治
    • 雑誌名

      顕微鏡

      巻: 53 ページ: 103-107

    • NAID

      130007686982

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 濃度量子を用いた非線形再構成法の実用化と応用2020

    • 著者名/発表者名
      馬場則男、前田 元、馬場美鈴
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ステレオ像の新しい解釈による表面形状の3次元復元2020

    • 著者名/発表者名
      馬場則男、藤田直弘
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習を用いた連続断層像上の輪郭線及び輪郭面抽出支援ソフトの開発2020

    • 著者名/発表者名
      前田元、馬場美鈴、馬場則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第76回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 濃度量子を用いた非線形再構成法の応用と課題2019

    • 著者名/発表者名
      馬場 則男,前田 元,馬場 美鈴
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] SEM連続試料傾斜像の逆結像方式による表面形態の3次元復元2019

    • 著者名/発表者名
      藤田 直弘,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーの非線型透過率補正にお けるノイズ問題の解決法2019

    • 著者名/発表者名
      照屋 海登,山﨑 順,加藤 丈晴,藤田 直弘,馬 場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習による電子顕微鏡像の物体輪郭線抽出を支援するソフトの開発2019

    • 著者名/発表者名
      前田 元,馬場 美鈴,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習とガボールウェーブレットによる輪郭抽出法の電子線トモグラフィへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      前納 優斗,前田 元,馬場 美鈴,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習とガボールウェーブレットによる電子顕微鏡像の輪郭抽出を支援するソフトの開発2019

    • 著者名/発表者名
      前田 元, 馬場美鈴、馬場則男
    • 学会等名
      ナノテスティング学会 第6回生物計測応用研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 連続試料傾斜SEM像の逆投影による表面形態の3次元復元2018

    • 著者名/発表者名
      馬場則男, 藤田直弘
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第61回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 濃度量子単位に基づく非線形離散再構成法の改善2018

    • 著者名/発表者名
      馬場 則男,前田 元,馬場 美鈴
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高精細自己相関関数による倍率および試料に依存しないスポットオートフォーカス2018

    • 著者名/発表者名
      天野 純平,坂本 祥平,砂子沢 成人,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] SEM連続試料傾斜像の逆投影による表面形態の3次元復元2018

    • 著者名/発表者名
      藤田 直弘,馬場 則男,牛木 辰男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習による電子顕微鏡像の特定物体のセグメンテーション及び輪郭線抽出手法2018

    • 著者名/発表者名
      前田 元,手塚 聖貴,坂本 祥平,馬場 美鈴,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的積荷をオートファゴソームに隔離する仕組みの形態解析2018

    • 著者名/発表者名
      馬場 美鈴,前田 元,武田 英吾,松浦 彰,鎌田 芳彰,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子線トモグラフィによる排ガス浄化触媒内部の3D観察2018

    • 著者名/発表者名
      石川 裕之,長尾 諭,森川 彰,須田 明彦,藤田 直弘,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム2020

    • 発明者名
      馬場則男
    • 権利者名
      学校法人工学院大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-206124
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム2019

    • 発明者名
      馬場則男
    • 権利者名
      学校法人工学院大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-228488
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム2019

    • 発明者名
      馬場則男
    • 権利者名
      学校法人工学院大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-228489
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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