中赤外光を用いた光超音波ハイパースペクトラルイメージング

本研究はパルス変調した中赤外光を生体組織に照射した際に，組織内部で発生する超音波を検出することにより，生体分子のスペクトル情報と，ビームスキャンによる面内構造情報の両方を含むハイパースペクトル画像を得る手法のフィジビリティスタディーを行うことを目的とする．今年度は基礎的検討として，はじめに生体組織のスペクトル取得を行った．サンプルとしては，生体模擬試料としてブドウ糖を添加したゼラチンや，ヒト耳たぶなどを対象とし，波長8～10ミクロンで発振する波長可変QCLを使用し，試料内部で発生した超音波は，サンプル表面に押し付けた圧電セラミクス（PZT）トランスデューサで検出した．得られた分光スペクトルについて，ATR法によって得られたスペクトルと比較した結果，吸収係数に対して非線形なスペクトルが得られたが，多変量解析などを用いれば特定成分の濃度変化を検出可能なことがわかった．また，試料の厚さを変化させると，試料中の超音波の波長に応じて発生する定在波が生じ，その条件下では非常に強力な信号が得られることがわかり，本手法の感度向上が可能なことがわかった．さらに，励起用の中赤外レーザ光を２次元的に走査するシステムを構築し，生体試料のハイパースペクトル画像の取得を試みた．試料は牛肉片とし，あらかじめ測定した筋肉と脂肪の標準試料のスペクトルを用い，試料の測定点ごとの成分を判別分析することにより，成分に応じた画像の取得に成功したため，本手法の将来的な実用性についての見通しが示された．

本研究はパルス変調した中赤外光を生体組織に照射した際に，組織内部で発生する超音波を検出することにより，生体分子のスペクトル情報と，ビームスキャンによる面内構造情報の両方を含むハイパースペクトル画像を得る手法のフィジビリティスタディーを行うことを目的とする．今年度は基礎的検討として，はじめに生体組織のスペクトル取得を行った．サンプルとしては，生体模擬試料としてブドウ糖を添加したゼラチンや，ヒト耳たぶなどを対象とし，波長8～10ミクロンで発振する波長可変QCLを使用し，試料内部で発生した超音波は，サンプル表面に押し付けた圧電セラミクス（PZT）トランスデューサで検出した．得られた分光スペクトルについて，ATR法によって得られたスペクトルと比較した結果，吸収係数に対して非線形なスペクトルが得られたが，多変量解析などを用いれば特定成分の濃度変化を検出可能なことがわかった．また，試料の厚さを変化させると，試料中の超音波の波長に応じて発生する定在波が生じ，その条件下では非常に強力な信号が得られることがわかり，本手法の感度向上が可能なことがわかった．さらに，励起用の中赤外レーザ光を２次元的に走査するシステムを構築し，生体試料のハイパースペクトル画像の取得を試みた．試料は牛肉片とし，あらかじめ測定した筋肉と脂肪の標準試料のスペクトルを用い，試料の測定点ごとの成分を判別分析することにより，成分に応じた画像の取得に成功したため，本手法の将来的な実用性についての見通しが示された．