2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on ultrasound tagged optical tomography based on chemiluminescence enhancement effect
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17K01368
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| Research Institution | Tohoku Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小林 正樹 東北工業大学, 工学部, 教授 (90332981)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生体画像計測 / 化学発光 / 超音波 / 断層画像 / 超音波併用光画像計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波を補助的に用いて生体内部の発光画像計測を行う，超音波併用型光画像計測技術の研究を行っている。化学発光プローブによる生体内生理活性物質の検出やイメージングに際し，超音波の音響化学的な発光増強効果を利用することで光散乱媒質内において発光位置情報を得るマルチモーダルな画像計測法を提案し，従来の光計測法では解像困難な生体深部を対象とした断層画像計測技術の開発に向けた研究を行ってきた。本研究課題では，とくにルミノールを化学発光プローブとして，活性酸素種(ROS)の生体内非侵襲画像計測を目的とした研究を行った。
前年度までの研究により，直交軸上に配置した２台のフェイズドアレイ超音波トランスデューサを用いて集束超音波を焦点走査することで，断層面内において均一な空間分解能が得られることを実証した。当年度はそのためのディジタル遅延方式による２軸電子走査技術，および増強化学発光の高感度検出法について検討を行いながら，ルミノール化学発光試料を内部に埋設した生体模擬試料による評価実験を行った。当初計画では生体模擬試料での実験を経て動物実験に移行することも想定していたが，コロナ禍での制約や動物愛護等の観点から，従来用いてきた生体模擬試料の見直しを図ることで，検証実験により適した実験系の開発を試みた。新たな材料を用いた音響光学的な生体模擬試料を作製し，励振方法として連続波及びバースト波を利用した計測制御法について比較検討を進め，その結果システムの最適化を図ることができた。研究期間を通して，当初目的とした音響化学的発光増強による化学発光プローブ断層画像計測のための基礎技術の確立を達成し，その実用可能性を示すことができた。
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