強度及び位相変調複合電磁場による革新的断層撮影技術の実現

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25750181
• 研究種目: 若手研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 遊佐 訓孝 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60466779)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 断層撮影 / 評価・診断 / 電磁現象 / インピーダンス

研究概要

本研究は、申請者らが開発した時間変動交流電磁場を用いたきずの断面形状定量化技術に基づく、電磁現象を用いた新たな高分解能断層撮影技術の実現のための研究開発に関するものであり、研究の初年度である平成２５年度においては、現状必ずしも十分に明らかとなっているとは言い難い当該技術に関するメカニズム解明と共に、当該技術を断層撮影技術として用いるにあたっての検証試験/数値解析環境の整備と、それらに基づく予備的な検討を実施した。
メカニズム解明においては、従来検討をさらに進め、当該技術が検査対象深部の情報を抽出することが出来る要因、及びその度合いは対象の電磁気的特性にどの程度影響を受けるのかの評価を主として有限要素法解析を用いた電磁場分布評価に基づいて行った。結果、当該技術に関する検討においては材料中の電磁場の分布の評価指標である表皮深さに基づく議論は不適切であり、材料中の詳細な電磁場分布を評価する必要があること、また対象の電磁気的特性による影響は想定されていた度合いと比べると小であることが確認された。
検証試験環境の整備に関しては、ＸＹＺ及び回転軸を備えた自動ステージ及び測定環境を整備し、径３００ｍｍの対象に対して３６０度方向より信号を収集することが出来る環境を構築した。また、計算環境の整備という観点については、３次元有限要素法による数値シミュレーションにより、1mm以下の空間分解能を有する断層撮影技術に関する順問題を実施することが出来る環境を整備した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画として、平成２５年度は１ＭＨｚから最大５ＭＨｚまでの周波数を用いた測定システムの開発と妥当性検証、そして数値解析に基づく次年度のより高周波適用のための予備的検討を実施することを予定していた。上述のように測定システムはほぼ構築済であり、また予備的検証試験によりその妥当性も確認することができた。また、特に重要であった数値解析環境の整備については、計画通り対象の誘電性の差異を考慮した解析が可能である環境を整備し、順問題解析を実施することを可能とすることが出来た。

今後の研究の推進方策

本研究は２か年計画で行われるものであるが、最終年度でもある平成２６年度は、平成２６年度得られた知見に基づき、５ＭＨｚ以上、概ね１００ＭＨｚまでの電磁場を用いた本格検討と実証試験の実施、そして測定信号から断層撮影を行うための断面画像再構成アルゴリズムの開発を主たる研究課題とする。より高周波への適用を検討するために必要となる基礎データを平成２５年度製作した試験システムを用いて収集し、得られた知見に基づいてより高周波用の測定システムを構築する。また、断面画像再構成アルゴリズムは、原理的にラドン－逆ラドン変換が適用できないことから、逐次再構成法に基づくものとし、そのアルゴリズムの開発及び妥当性検証を人体模擬ファントムを用いて行う。

次年度の研究費の使用計画

平成２６年３月に研究員を雇用した。当該額は研究員の３月給与であり、学内規定により給与は翌月の支払いとなるため、システム上は次年度使用額となっているが、実際には執行済みである。
上述のように実際には執行済みの額であり、４月末に給与として当人に振り込まれる予定である。