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2021 年度 実績報告書

円偏光発光ダイオードを用いた無染色・非侵襲がん検出技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 19H04441
研究機関東京工業大学

研究代表者

西沢 望  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80511261)

研究分担者 口丸 高弘  自治医科大学, 医学部, 講師 (10570591)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード円偏光 / 生体工学 / がん診断 / スピントロニクス
研究実績の概要

本研究では、円偏光散乱を用いたがん診断技術の開発のため、①散乱機構の解明、②適用範囲の明確化、③実際の素子開発と実証に取り組んでいる。今年度は主に②の検証をさらに進め、シミュレーションの高精度化とそれに基づいたがん深達度計測およびスキルス胃がん検出の検証、生体模型作製手法の検討、また③がん検出デバイス開発を目指した構成素子の検討に注力した。
1.生体組織の光学定数を実験的に計測し、シミュレーションの精度向上を行った。前年度も同様の実験を行ったが精度と導出に課題があったため、それらを克服した。結果、600 nmと950 nmの2つの波長を本手法の最適波長とした。
2.前年度に実施したがん/健常構造および健常/がんの二層構造に対する深達度計測のシミュレーションをさらに進めた。結果、いずれも1.0mm程度までの深さを0.2mm程度の精度で検出できることが明らかとなった。
さらには、健常組織中にがん細胞が離散的に存在する瀰漫性がんとしてスキルス胃がんをモデルに検出の可否を検討し、こちらもがん細胞の存在確立20%程度においても有意な差異が得られ検出の可能性を示唆する結果が得られた。
3.提案時に計画していた手法では測定上必要な厚さの生体模型を作製するのが困難であったため、材料及び作製手法を再検討した。前述のシミュレーション結果により、散乱体と溶媒の屈折率比が重要であることが明らかとなったため材料の組み合わせやプロセス手順を検討した。結果必要な膜厚の模型の作製に成功した。今後、模型の光学特性の評価などが必要である。
4.提案デバイス構造の10倍模型の作製に取り組んだ。既存のLEDと円偏光フィルタからなる円偏光発光素子を試作し円偏光発光及び受光の精度を検証した。また必要な放物面鏡とその偏光精度に対する検証も行った。今後、さらなる素子の高精度化とデバイスの組み立て、実証に進む必要がある。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] パレスチナ工科大学(パレスチナ(PLO))

    • 国名
      パレスチナ(PLO)
    • 外国機関名
      パレスチナ工科大学
  • [雑誌論文] Lateral-Type Spin-Photonics Devices: Development and Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Nishizawa, Hiro Munekata
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 12 ページ: 644

    • DOI

      10.3390/mi12060644

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 円偏光散乱を用いたスキルス胃がん検出のモンテカルロシミュレーションによる検討2022

    • 著者名/発表者名
      西沢望, 口丸高弘
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 室温円偏光スピン発光ダイオード作製に関する現状2022

    • 著者名/発表者名
      宗片 比呂夫, 加来 滋, 西沢 望.
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 円偏光散乱を用いたがん評価技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      西沢 望.
    • 学会等名
      基礎研究機構 成果報告会
  • [学会発表] 円偏光散乱を用いた早期がんの深達度計測技術2021

    • 著者名/発表者名
      西沢望, 口丸高弘
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
  • [学会発表] 2波長の円偏光散乱を用いたがん深達度計測の モンテカルロシミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      西沢望, 口丸高弘
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Monte Carlo Simulation for depth identification of cancer invasion using scattering of circularly polarized light2021

    • 著者名/発表者名
      N. Nishizawa, T. Kuchimaru, K. Hara, H. Munekata.
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Biomedical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] 円偏光散乱によるがん評価技術2021

    • 著者名/発表者名
      西沢望
    • 学会等名
      第17回 偏光計測研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 円偏光散乱によるがん識別の検証2021

    • 著者名/発表者名
      西沢望, 宗片比呂夫, 口丸高弘, 原 和彦
    • 学会等名
      生体医歯工学共同研究拠点 令和2年度成果報告会
  • [備考] 光の偏光を使って癌を探す

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=B7l3yOLYYyg

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公開日: 2022-12-28  

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