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広視野生体定量イメージングに向けたコンピュテーショナルCMOSイメージセンサ

研究課題

研究課題/領域番号 21H04557
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関静岡大学

研究代表者

香川 景一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30335484)

研究分担者 中澤 謙太  静岡大学, 工学部, 助教 (50824520)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)
2023年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2022年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2021年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
キーワードCMOSイメージセンサ / マルチアパーチャ / 空間周波数領域イメージング / MELSCI / マルチストレージ / 広視野イメージング / 定量計測 / 広視野生体計測
研究開始時の研究の概要

本研究では,生体の多様な情報を適切な手法・条件で効率的に取得する,再構成・プログラム可能なマルチモダリティ生体定量計測カメラを開発する.そのコアデバイスとして,時間分割多重・時間ゲートによる機能的撮影を行うマルチストレージ画素とマルチアパーチャ光学系による空間分割多重撮影を融合した汎用コンピュテーショナルCMOSイメージセンサデバイス(MaMs-compCIS)を開発する.このデバイスを多波長短パルス2値構造光照明と同期して得た時空間画像情報から,生体中の色素濃度・散乱係数の多層分布,血流スピードの面内分布など複数の計測モダリティに対する生体情報を同時計測する.

研究成果の概要

本研究では,生体の多様な情報を適切な手法・条件で効率的に取得する,再構成・プログラム可能なマルチモダリティ生体定量計測カメラを開発した.そのコアデバイスとして,時間分割多重による機能的撮影を行うマルチストレージ画素とマルチアパーチャ光学系による空間分割多重撮影を融合した汎用コンピュテーショナルCMOSイメージセンサデバイス(MaMs-compCIS)を開発した.このデバイスを多波長短構造光照明と同期して得た時空間画像情報から,生体中の色素濃度・散乱係数の分布と血流スピードの面内分布といった複数のモダリティに対する生体情報を同時計測できることを実験的に確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体の複数のモダリティを同時計測するイメージセンサデバイスを開発し,その有効性を実証した.今まで暗室で静止して計測が必要だったものが,明るい部屋で,被写体に多少の動きがあってもアーティファクト無く定量計測が可能であることを実験的に確認した.この技術は,火傷,糖尿病などに応用でき,より自然な環境で,患者への負荷を低減した計測を可能とし,医療に貢献すると考えている.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Likoping University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学アーバイン校(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] リンショーピン大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Motion-resistant three-wavelength spatial frequency domain imaging system with ambient light suppression using an 8-tap CMOS image sensor,2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Feng, Chen Cao, Yuto Shimada, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 29 号: 01 ページ: 016006-016006

    • DOI

      10.1117/1.jbo.29.1.016006

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Simultaneous imaging of shallow and deep tissues based on multi-line scanning2024

    • 著者名/発表者名
      Naoshi Yoneyama, Sota Nakazawa, Kanta Iyanagi, Yusuke Tanihata, Ryotaro Mori, Manabu Machida, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチライン光走査に基づく生体組織の表層と深層の同時イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      米山直志, 中澤壮太, 井柳幹太, 森涼太郎, 町田学, 香川景一郎
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 多波長空間周波数領域イメージングにおけるパラメータ推定手法の比較2023

    • 著者名/発表者名
      森涼太朗, 香川景一郎
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] タップCMOSイメージセンサを用いた動きと環境光に対する耐性をもつ3波長SFDIシステム2023

    • 著者名/発表者名
      馮宇, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間周波数領域イメージングを用いた多層構造の計測と機能の拡張2023

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎, 米山直志, 中澤壮太, 井柳幹太, 森涼太朗, 馮宇, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      第29回医用近赤外線分光法研究会・第27回酸素ダイナミクス研究会合同研究会,
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 8タップCMOSイメージセンサを用いた環境光・動きに強い3波長空間周波数領域イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      馮宇, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      第29回医用近赤外線分光法研究会・第27回酸素ダイナミクス研究会合同研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 複数空間周波数を用いた2層モデルに基づくトモグラフィイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      米山直志, 香川景一郎
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of motionresistant three-wavelength spatila frequency domain imaging system with ambient light suppression using an pixel 8-tap CMOS image sensor2023

    • 著者名/発表者名
      Yu Feng, Yuto Shimada, Chen Cao, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Photonics West
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数の空間周波数を用いた空間周波数領域イメージングによる2層光学パラメータ推定2023

    • 著者名/発表者名
      米山直志, 島田悠人, 香川景一郎
    • 学会等名
      第17回関東学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マルチアパーチャ・マルチタップCMOSイメージセンサとアクティブ照明による定量生体イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎
    • 学会等名
      2023年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチバンド周波数領域イメージング(SFDI)による生体パラメータの推定と近赤外領域における可能性2023

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎
    • 学会等名
      日本分光学会近赤外分光部会第16回シンポジウム~DLP: 近赤外領域への応用~
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イメージセンサは実世界をどうサンプリングすべきか?2023

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎
    • 学会等名
      第201回次世代画像入力ビジョンシステム部会定例会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 700×540画素8タップCMOSイメージセンサを用いた3波長空間周波数領域イメージングシステム2023

    • 著者名/発表者名
      馮宇, 島田悠人, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多波長SFDIと肌2層モデルを用いた散乱・生体色素濃度の定量イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      島田悠人, 馮宇, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      2022年度レーザー学会中部支部若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of scattering and chromophore concentration maps by multi-band spatial frequency domain imaging using a two-layer skin model2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Shimada, Yu Feng, Chen Cao, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Intenational Workshop on Image Sensors and Imaging Systems (IWISS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] “肌2層モデルを用いた多波長空間周波数領域イメージングによる散乱・生体色素濃度の定量計測2022

    • 著者名/発表者名
      島田悠人, 馮宇, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of three-wavelength spatial frequency domain imaging with suppression of motion artifact and ambient light using an 8-tap CMOS image sensor2022

    • 著者名/発表者名
      馮宇, 高田一輝, 島田悠人, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      第28回画像センシングシンポジウム (SSII2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Demonstration of 3-band spatial frequency domain imaging using an 8-tap CMOS image sensor resistant to subject motion and ambient light2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Takada, Yuto Shimada, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Photonics West, SPIE BiOS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A 2x2-aperture 4-tap multi-modal tissue imager for multi-band SFDI and MELSCI2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Shimada, Kazuki Takada, Hoang Son Nam, Kakeru Miyazaki, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Christian Crouzet, Bernard Choi, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Photonics West, SPIE BiOS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional biomedical imaging with multi-tap CMOS pixels2021

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Eighth Int’l Symp. on Novel Optoelectronic Detection Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2×2-aperture 4-tap CMOS image sensor for multi-modal multi-band tissue imaging with suppressing the ambient light and motion artifact2021

    • 著者名/発表者名
      Yuto Shimada, Kazuki Takada, Hoang Son Nam, Kakeru Miyazaki, Kohei Watanabe, Iori Shibata, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Int’l Image Sensor Workshop (IISW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 8タップCMOSイメージセンサとヒルベルト変換を用いた3波長空間周波数領域イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      高田一輝, 島田悠人, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 環境光とモーションアーチファクトを抑制した2×2眼4タップマルチモーダル生体イメージャの開発2021

    • 著者名/発表者名
      島田悠人, 高田一輝, ホアン ソン ナム, 宮崎 袈, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 2×2眼4タップマルチモーダル生体イメージャの開発2021

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎, 島田悠人, 高田一輝, ホアン ソン ナム, 宮崎 袈
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 血流速度の計測のためのマルチタップイメージセンサによるレーザスペックルコントラストイメージング2021

    • 著者名/発表者名
      Hoang Son Nam, 香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      第21回情報フォトニクス研究グループ研究会(オンライン合宿)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 短パルスストライプ照明を用いた時空間周波数領域イメージングによる生体表層と深部の同時計測の基礎2021

    • 著者名/発表者名
      長田京太, 高田一輝, 町田 学, 星 詳子, 香川景一郎
    • 学会等名
      第21回情報フォトニクス研究グループ研究会(オンライン合宿)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒルベルト変換による8タップCMOSイメージセンサを用いた空間周波数領域イメージングの3波長化の検討2021

    • 著者名/発表者名
      高田一輝, 柴田伊織, 白川雄也, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 短パルスストライプ照明を用いた時空間周波数領域イメージングによる生体表層と深部の同時計測の基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      長田京太, 高田一輝, 町田学, 星 詳子
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] コンピュータビジョン最前線2022

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎
    • 総ページ数
      57
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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