| 研究課題/領域番号 |
23K11823
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
渡部 裕輝 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (00333328)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 光干渉断層計 / 光音響顕微鏡 / マルチモダリティ / GPU |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光干渉断層計(Optical Coherence Tomography:OCT)と光音響顕微鏡(Photo Acoustic Microscopy: PAM)を統合したマルチモダリティ断層イメージングシステムを開発し，新たな生体画像計測を確立する．OCTとPAMでは，それぞれ光散乱と光吸収が画像のコントラストになり，これらは別々の現象であることから，この2つの技術を統合することは互いに補う情報を提供する．さらにGPUを用いた超高速画像処理を開発することで，OCT画像では形態の構造情報を，PAM画像では生命活動を司る機能情報をリアルタイムに表示することができる．
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| 研究実績の概要 |
本年度は，超音波は水中で計測されることから，水の吸収や分散の影響が少ない1μm帯OCTと青色光(波長450nm)のPAMを統合した実験系を構築した．OCTの光とPAMの光は，ダイクロイックミラーで同軸になるようにし，対物レンズを介して，水槽内に配置したサンプルに照射され，光の吸収によって発生した超音波は，1mm厚のガラスプレートで反射させ，超音波探触子で測定した．パルス光の繰り返し周波数は，32kHz，OCTのラインレートは64kHzである．サンプルとして黒髪2本と白髪2本を水槽の底に配置し，7.2mmx7.2mmの走査範囲で画像計測を行った． OCT画像では，4本の毛髪が画像化されているのに対して，PAM画像では，2本の黒髪のみが画像化されていることが確認できた．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
1μm帯OCTを構築し，PAM画像との同時計測を検討した．OCTで使用するラインスキャンカメラがこれまでのより高速であるため，PAMのパルス光の繰り返し周波数は，本システムのAD変換の限界の32kHzまで向上させることができ，OCTはこの２倍の速さの64kHzラインレートの測定が実現できた．
GPUを用いた超高速画像処理を開発することで，OCT画像とPAM画像を同時にリアルタイム表示することができる計測ソフトを開発した
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| 今後の研究の推進方策 |
青色光(波長450nm)のPAMを使用しているが，生体計測の成功まで至っていない．そこで，生体組織に対して青色より測定深度を有する緑色のレーザーダイオードの採用を検討する．青色に比べ，光出力が弱いため，対物レンズなどの光学系を再構築する
さらに，4 個の超音波探触子を検出器に用いて，それらの受信波形から横，縦，斜め方向の位相差から深さ方向へのより細かい変化を提示するPAM の拡張機能を検討する
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