透明および散乱媒質の位相・群屈折率と厚さ同時精密測定装置の試作

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555009
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 春名 正光 大阪大学, 医学部, 教授 (20029333)
• 研究分担者: 紙中 伸征 九州松下電器(株), 技術本部・材料部品研究所, 所長 ; 近江 雅人 大阪大学, 医学部, 助手 (60273645) ; 伊東 一良 大阪大学, 医学部, 教授 (80113520)
• キーワード: 位相屈折率 / 群屈折率 / 低コヒーレンス光干渉 / 屈折率と厚さ同時測定 / 光バイオプシ

研究概要

本年度は、SLD干渉計による位相・群屈折率と厚さ同時測定の実験的検証と小型光学測定系の試作を行った。新たな分散補償と反復走査法を取り入れ薄板/膜の屈折率測定が可能になった。さらに、本手法の医用分野への応用として、生体屈折率測定および生体レーザアブレーションのナノ秒時間げ-と分光測定を主体とする新たな生体検査法(光バイオプシ)を提案した。
1.低コヒーレンス干渉計と微動ステージを融合した測定系を用いて、波長分散に基づく媒質の位相屈折率と群屈折率を分離測定できることを示唆し、実験的検証を行った。位相・群屈折率と厚さ測定の精度として厚さ1mm以上で<0.2%が得られ、本手法の有用性を実証できた。
2.上述の実験結果をもとに、50×50cm^2の光学ブレッドボード上に微小光学部品とクローズドループ制御微動ステージを搭載して小型測定系を試作した。
3.測定精度の向上と測定波長域の拡大を図るために、低注入電流駆動の半導体レーザを光源とする測定系を構築し、その基礎特性を評価した。
4.本測定法に新たに分散補償と反復走査法を取り入れることで、薄板/膜の屈折率と厚さ同時測定を行った。厚さ〜10μmの薄板に対して所望の測定精度1%以下を得た。
5.散乱媒質については、まず生体組織のin vitro測定を行った。とくにヒト歯牙、爪等の硬組織を採取、薄板研磨加工して測定を行い、本手法の有効性を実証した(厚さ〜100μmで精度<1.0%)。
6.生体組織の屈折率測定と生体レーザアブレーションのナノ秒時間ゲート分光を主体とする新たな光生体検査法(光バイオプシ)を提案した。

研究成果

• [文献書誌] Yusaku Shimaoka: "Nanosecond stroboscopic microscope for laser ablation of biological tissue" Conf.Laser & Electro-Optics/Pacific Rim(CLEO/PR'91). FF3. 261-262 (1997)
• [文献書誌] 春名正光: "光CTへのアプローチ-低コヒーレンス光干渉法を中心として-" 医用画像情報学会雑誌. 11. 74-82 (1997)
• [文献書誌] Masato Ohmi: "Simultaneous measurement of refractive index and thickness of transparent plates by low coherence interferometry" Optical Review. 4. 507-515 (1997)
• [文献書誌] 春名正光: "光干渉による生体内部構造の検出" 日本ME学会雑誌BME. 11. 34-40 (1997)
• [文献書誌] 春名正光: "生体光計測の現状と将来" 光学. 26. 457-460 (1997)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "Simultaneous measurement of phase and group indices of transparent plates using the low coherence interferometry" Proc,Int'l Conf.Optical Fiber Sensors(OFS'97). OThC23. 496-499 (1997)
• [文献書誌] 満山照樹: "低コヒーレンス光干渉による屈折率と厚さ同時精密測定-位相・群屈折率の導入-" 応用物理学会 光波センシング技術研究会. LST20-12. 41-48 (1997)
• [文献書誌] 丸山英樹: "低コヒーレンス光干渉による屈折率と厚さ同時測定-屈折率波長分散を考慮した精密測定と樹脂硬化度の評価-" 電子情報通信学会 光エレクトロニクス研究会. OPE97-539. 25-30 (1998)
• [文献書誌] 春名正光(共著): "飯沼武他編「医用物理学」第6章 医用光学" 医歯薬出版株式会社, 45 (1997)