生体硬組織診断のためのテラヘルツ・カラーCTに関する基礎研究

太赫兹彩色CT诊断生物硬组织的基础研究

• 批准号: 21650111
• 负责人: 安井 武史
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokushima (2010)Osaka University (2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21650111/
• 关键词: テラヘルツ/赤外材料・素子; 応用光学・量子光工学; 細胞・組織; CT; テラヘルツ; 赤外材料・素子

生体硬組織の診断では、内部構造を3次元的に可視化するX線CTが一般に用いられる。しかし、X線CTで取得される画像は一般に単色の濃淡図(白黒)であるため、X線吸収を介して幾何学的な構造情報は取得できるものの、単色の濃淡情報から取得可能な情報には限界がある。もし、このようなCT技術をカラー画像化できれば、分光学的手法に基づいた成分分析が可能となり、幾何学的構造以外の様々な生体情報(化学構造、結晶構造など)が取得可能になる。本研究では、良好な物質透過性、極低侵襲性、広帯域スペクトル、分光計測やイメージング計測が可能といった特徴を有するパルス状テラヘルツ電磁波(THzパルス)に着目し、これを用いた高速THzカラーCTの開発を行う。昨年度は、位相整合条件を満たすようにパルスフロントを傾斜させたポンプビームで高効率非線形光学結晶からチェレンコフ放射を引き起こすことにより、従来法に対して、THz電場で50倍の増大を実現した。そこで、今年度は、この高出力THzパルスを用いて、高速THzカラーCT装置を構築した。開発装置では、発生させた高出力THzパルスを円筒レンズでサンプルに線集光し、サンプル透過THzビームに対して実時間2次元THz時空間イメージング光学系を適用することにより、THzカラーのライン投影イメージがリアルタイムで取得できる。したがって、THz線集光ビームがサンプル断面を横切るような光学配置を用いると、サンプルの連続回転のみで2次元断層イメージが取得できる。その結果、最短6秒での2次元断層イメージ取得に成功している。これは、点計測で機械式時間遅延走査を用いた従来THz-CT装置に対して、100倍以上の高速化が実現できていることになる。さらに、分光学的特性を有するサンプルに対して本装置を適用し、良好な結果を得た。

The <s:1> diagnosis of hard tissue in the body で で and the internal structure を. Three-dimensional に visualization する X-ray CTが is generally used for に られる られる. し か し and X-ray CT で さ れ る portrait は general に 単 shades of color の 図 white (black) で あ る た め, X-ray absorption 収 を interface し て intelligence は な tectonic geometry obtained で き る も の の, 単 の shading intelligence か ら made possible な intelligence に は limit が あ る. も し, こ の よ う な CT technology を カ ラ ー portrait turn で き れ ば, spectroscopy methods に づ い た composition analysis may が と な り outside, the structure of the geometry の others 々 な raw body intelligence (chemical structure, crystallization な ど) が made possible に な る. This study で は, good な material very low permeability, aggressive, hiroo 帯 domain ス ペ ク ト ル や, spectrometer test イ メ ー ジ ン グ measuring が may と い っ た, 徴 を have す る パ ル ス shape テ ラ ヘ ル ツ electromagnetic wave (THz パ ル ス) に mesh し, こ れ を with い た high-speed THz カ ラ ー CT の open 発 う を line. Annual は yesterday, an integrate condition を against た す よ う に パ ル ス フ ロ ン ト を tilt さ せ た ポ ン プ ビ ー ム で high working rate nonlinear optical crystal か ら チ ェ レ ン コ フ radiation を lead き up こ す こ と に よ り, 従 to に し seaborne て 50 times, the THz electric field で の raised large を be presently し た. Youdaoplaceholder0 で で で, this year, で, <s:1> high-power THzパ スを スを are constructed with を て and high-speed THzカラ <s:1> CT devices を to build た. Open 発 device で は, 発 さ せ た force higher THz パ ル ス を has drifted back towards &yen; tube レ ン ズ で サ ン プ ル に line set light し, サ ン プ ル through THz ビ ー ム に し seaborne て be time when two yuan THz space イ メ ー ジ ン グ optics を applicable す る こ と に よ り, THz カ ラ ー の ラ イ ン projection イ メ ー ジ が リ ア ル タ イ ム で obtain で き る. し た が っ て, THz line set light ビ ー ム が サ ン プ ル section を crosscutting る よ う な optical configuration を with い る と, サ ン プ ル の even 続 back planning の み で 2 dimensional fault イ メ ー ジ が obtain で き る. Youdaoplaceholder0 そ result, the shortest 6-second で <e:1> 2D fault メ メ ジ ジ achieved に success, て て る る. こ れ は, point measuring で 遅 mechanical time delay walkthrough を with い た 従 to THz - CT device に し seaborne て high speed, more than 100 times の が be presently で き て い る こ と に な る. さ ら に, points the characteristics of optical を す る サ ン プ ル に し seaborne て this device を applicable し, the result of good な を た.

项目成果

テラヘルツ波新産業(分担執筆)

太赫兹波新产业（合着）

• 发表时间: 2011
• 作者: 扇佳之;南雅昭;安井武史;荒木勉;Takeshi Yasui;Takeshi Yasui;安井武史
• 通讯作者: 安井武史

Terahertz Frequency Metrology Based on Frequency Comb

• DOI: 10.1109/jstqe.2010.2047099
• 发表时间: 2011
• 期刊: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
• 影响因子: 4.9
• 作者: T. Yasui;S. Yokoyama;H. Inaba;K. Minoshima;T. Nagatsuma;T. Araki

パルス傾斜型チェレンコフ放射によるテラヘルツ・カラースキャナーの高速化

使用脉冲梯度切伦科夫辐射加速太赫兹彩色扫描仪

• 发表时间: 2010
• 作者: 扇佳之;南雅昭;安井武史;荒木勉
• 通讯作者: 荒木勉

Continuously tunable, phase-locked, continuous-wave terahertz generator based on photomixing of two continuous-wave lasers locked to two independent optical combs

基于锁定到两个独立光梳的两个连续波激光器的光混合的连续可调、锁相、连续波太赫兹发生器

• DOI: 10.1063/1.3305324
• 发表时间: 2010
• 期刊: J. Appl. Phys
• 作者: T. Yasui;H. Takahashi;Y. Iwamoto;H. Inaba;and K. Minoshima
• 通讯作者: and K. Minoshima

Terahertz frequency metrology based on frequency comb techniques

• DOI: 10.1533/9780857096494.2.436
• 发表时间: 2010-02
• 期刊: 2010 IEEE Photonics Society Winter Topicals Meeting Series (WTM)
• 作者: T. Yasui