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OTNOTNOTNOTN----NIRNIRNIRNIR蛍光イメージング蛍光イメージング蛍光イメージング蛍光イメージングのののの
バイオメディカルバイオメディカルバイオメディカルバイオメディカル応用応用応用応用
東京理科大学 新技術説明会
2015年11月26日(木) 16:00-16:30
JST東京本部別館1Fホール(東京・市ケ谷)
曽我公平曽我公平曽我公平曽我公平東京理科大学東京理科大学東京理科大学東京理科大学基礎工学部基礎工学部基礎工学部基礎工学部材料工学科材料工学科材料工学科材料工学科
東京理科大学東京理科大学東京理科大学東京理科大学
イメージングフロンティアセンターイメージングフロンティアセンターイメージングフロンティアセンターイメージングフロンティアセンター
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特許
� 発明の名称:医療医療医療医療画像表示制御装置及画像表示制御装置及画像表示制御装置及画像表示制御装置及びびびびプログラムプログラムプログラムプログラム� 登録番号:特許5618129
� 発明者:岸本 英博、相川 直幸、曽我 公平、渡邉 敏之、外山 貴彦、藤井 博史、梅田 泉、山口 雅之
� 出願人:学校法人東京理科大学、学校法人同朋学園名古屋造形大学、国立研究開発法人国立がん研究センター
�
� 発明の名称:光光光光イメージングイメージングイメージングイメージング装置装置装置装置� 公開番号:特開2014-115151
� 発明者:曽我 公平、篠山 智生、山本 聡
� 出願人:学校法人東京理科大学、株式会社島津製作所
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東京理科大学:革新的東京理科大学:革新的東京理科大学:革新的東京理科大学:革新的なななな科学技術創出科学技術創出科学技術創出科学技術創出のメカニズムのメカニズムのメカニズムのメカニズム
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
学部
研
究科
部局部局部局部局::::教育教育教育教育とととと研究研究研究研究のののの高度専門家高度専門家高度専門家高度専門家をををを担担担担うううう組織組織組織組織::::縦縦縦縦のののの糸糸糸糸
部門部門部門部門 センターセンターセンターセンター
部門部門部門部門 センターセンターセンターセンター
部門部門部門部門 センターセンターセンターセンター
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総合研究院総合研究院総合研究院総合研究院::::高度高度高度高度なななな専門専門専門専門をををを紡紡紡紡ぐぐぐぐ横横横横のののの糸糸糸糸
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OTN-NIR IFBI技術
「これまで」と「これから」� 東京理科大学総合研究院
� ポリスケールテクノロジー研究センター
� 2006-2011
� イメージングシステムの開発
� がん医療基盤科学技術研究センター
� 2009-2014
� がん医療への応用
� イメージングフロンティアセンター
� 2015-2019
� スタンダードな新技術としての普及と産業化
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ポリスケールテクノロジー
研究センター
5
Scine2006
Poly ScalePoly Discipline
Poly Applications
Poly Stance (Designer and User)
ユーザーとデザイナーをユーザーとデザイナーをユーザーとデザイナーをユーザーとデザイナーを紡紡紡紡ぐぐぐぐ
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6
RED-CNP DesignRED-CNP Fabrication
Polymer DesignPolymer Synthesis
Surface Modification
Live Cell Imagingin vitro Imaging
Live Body Imagingin vivo Imagin
DesignerDesigner UserUser
POLYSCALE TECHNOLOGY
nmpm µµµµm mm m
ユーザーとデザイナーユーザーとデザイナーユーザーとデザイナーユーザーとデザイナーを紡ぐを紡ぐを紡ぐを紡ぐ
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がん医療へ:医療と理工学を紡ぐ
がん医療基盤科学技術研究センター
2009-2014
国立国立国立国立がんセンターがんセンターがんセンターがんセンター
東病院東病院東病院東病院
Medicine
Science Engineering
Pharmacy
Medical
Prevention,
Diagnosis and
Treatment on
Cancer
東京理科東京理科東京理科東京理科大学総合研究機構大学総合研究機構大学総合研究機構大学総合研究機構
がんがんがんがん基盤科学技術研究基盤科学技術研究基盤科学技術研究基盤科学技術研究センターセンターセンターセンター
Center for Technologies against Cancer(CTC)
東京理科大学
国立
がん研究センター
東病院
Medicine
BiologySci. &
Eng.
伊藤雅昭
金子和弘
曽我公平
岸本英博小島l清嗣
藤井博史
横田秀夫
相川尚幸
National Cancer Center
Hospital East
School of Industrial Sci. & Tech.
RIBS, TUS
Members Internal Medicine
SurgeryDiagnostic Imaging
Medical Equipments
Signal Processing
Materials Engineering
Computational Science
Immunology
Visualization
and
Recognition
of Cancer
Supporting Members
Nagoya ZOKEI
University Digital Media DesignProf. Toshiyuki WATANABE
Digital Media DesignProf. Takahiko TOYAMA
RIKEN BioengineeringDr. Tamotsu ZAKO
平成21年度産業技術研究助成事業(若手研究グラント)「無機NIR発光体を用いた新規がん医療診断技術の開発」代表者Project Leader of “Development of New Imaging Technology forCancer Detection by using Inorganic NIR Phosphors.”
認識
• Supporting System for Diagnostic Imaging
3.3.3.3.Front End Processor for Diagnostic Imaging
Nat’l Cancer Center
Nagoya Zokei Univ.
Tokyo Univ. of Sci.藤井博史
ComplainProblem
Proposition
MedicineArt
Sci. and Eng.
登録番号 特許第 5618129 号
出願日 平成 22 年 2 月 26 日(2010.2.26)
登録日 平成 26 年 9 月 26 日(2014.9.26)
発明者 岸本 英博 相川 直幸 曽我 公平
渡邊 敏之 外山 貴彦
藤井 博史 梅田 泉 山口 雅之
出願人 学校法⼈東京理科⼤学
学校法人同朋学園名古屋造形大学
独⽴⾏政法⼈国⽴がん研究センター
発明の概要 【課題】医師による医療画像診断において、異常部位を効率的に発⾒
できるように支援することができる。
【解決⼿段】画像圧縮処理部22によって、複数種類の断層画像に対
して、圧縮処理を⾏った圧縮断層画像を⽣成する。特徴抽出部26に
よって、圧縮断層画像を分割した分割領域の特徴を抽出する。異常判
定部28によって、各断層の各分割領域について、異常箇所であるか
否かを判定し、パターン⽣成部30によって、異常箇所のパターンを
各断層について生成する。アニメーション生成部36によって、生成
されたパターンを圧縮断層画像上に重畳させた画像を、各断層につい
てタッチパネル14に連続して表⽰させ、⼊⼒受付部37によって、
ユーザからの⼊⼒を受け付ける。3Dダイヤグラム生成部38によっ
て、⼊⼒を受け付けたときの断層に対応する圧縮断層画像と、異常判
定部28による判定結果とを表わす3Dダイヤグラムを、タッチパネ
ル14に表示させる。
【選択図】図1
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SHIMADZU NIS OPT
OTN-NIR IFBI System
17Tokyo University of Science
Tokyo University of Science
東京理科大学総合研究院
イメージングフロンティアセンター
2015-2019年度平成27年度私立大学戦略的研究基盤形成支援事業「「「「極微小空間の極微小空間の極微小空間の極微小空間の温度・反応・力学特性を測定温度・反応・力学特性を測定温度・反応・力学特性を測定温度・反応・力学特性を測定する高度イメージング技術開発拠点する高度イメージング技術開発拠点する高度イメージング技術開発拠点する高度イメージング技術開発拠点の形成の形成の形成の形成」」」」
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Fluorescence Biomedical Imaging
� Visualizing Biological Phenomena by
Labeling Targeting Substance with Phosphors
� Cellular Science and Engineering
� Biological Science
� Biotechnology
� Medicine
� Diagnosis
� Surgical Operation
The Nobel Prize in Chemistry 2008
“Glowing proteins – a guiding star for biochemistry”
Osamu Shimomura, Martin Chalfie, Roger Y. Tsien
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Current Problems for Fluorescence Bioimaging
� Short Observation Time
due to Color Fading
� Shallow Observation Depth
due to Scattering
� Background
due to Auto Fluorescence
20J. Intra et al., J. Controlled Release 130 (2008) 129.
Use of UV
or VIS-High Quantum
Energy
- Short Wavelength
Near Infrared
(NIR)
2005
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Over-1000-nm (OTN) NIR for Biomedical Imaging
21
Si-CCD InGaAs-CCD
300
200
100
0500 1000 1500 2000
Loss
Co
eff
icie
nt:
ln(
I/I 0
)(cm
-1)
Wavelength (nm)
Biological Window
OTN-NIR
(over-1000-nm NIR)
Currently Used
Window
ICG, Q-dot
Optical Loss of Human Skin [R. R. Anderson et al. (1981)]
VIS NIR
Total
Scattering
IR Abs.
2-3 mm
observation depth
OUR TARGET
2-3 cm
observation depth
Currently Used
Window
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in vivo Imaging Forum
Sept. 2013, Tokyo
Tokyo University of Science
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産官学を紡ぐ
蛍光蛍光蛍光蛍光
プローブプローブプローブプローブ
システムシステムシステムシステム
バイオバイオバイオバイオ
イメージイメージイメージイメージングングングング
生物工学科
応用生物学科
生命医科学研究所
国立がんセンター
機械工学科
国立がんセンター
理化学研究所
生命医科学研究所
国立がんセンター
理化学研究所
東北大学
筑波大学
プローブを作るプローブを作るプローブを作るプローブを作るプローブプローブプローブプローブを売るを売るを売るを売る
装置を作る装置を作る装置を作る装置を作る装置装置装置装置を売るを売るを売るを売る
プローブプローブプローブプローブをををを使使使使うううう装置装置装置装置をををを使使使使うううう
Materials Sci. and Eng.
Mechanical Eng.Biological and Medical Sci.