JASIS 2020｜最先端科学・分析システム＆ソリューション展

「電波を用いた超高感度非侵襲乳癌診断技術」 昨今、女性における乳癌検診の世界標準であるX線マンモグラフィの有効性が問われている。アジア人では55才以下は79%、欧米人で61％の女性は高濃度乳房で、現行のX線マンモグラフィの有効性が低いことが社会問題となっている。そこで本研究では、携帯電話の1/1000以下の強度の電波を用いたマンモグラフィの開発に成功し、これまで２４０人の臨床試験を実施し、乳癌組織の高い検出感度が実証されている。本機器の最大の特徴は、我々が世界で初めて開発に成功した逆問題の解析的な解法である“多次元空間における散乱場の逆解析理論”とそれに基づくレーダ技術である。これにより、n = 512にの画像において、従来技術の数万倍の性能が達成されており世界最高性能で、９０％以上の乳癌検出率、ファントム試験で数cm以上の深さで500μm の乳癌検出が実証されている。 「リチウムイオン蓄電池内を流れる電流の非破壊画像診断システム」 世界初のリチウムイオン蓄電池の非破壊画像診断システムを紹介する。現行の蓄電池の良品不良品の判断は、“充電後の電圧降下の大きさ“によって行われている。同じ電圧降下の大きさでも、電池全体で空間的に均一に電流がリークしている場合は、安全性は高いが、局所的に電流が集中してリークしている場合は、内部短絡が存在し、危険性が高い。本研究では、蓄電池の充放電時に蓄電池外部に漏洩した磁場の空間分布の計測結果を境界条件として用いて、我々が世界で初めて導出に成功した計算方法にて、蓄電池内部の磁場分布、電流密度分布を導き、電流密度の空間分布を非破壊映像化する。本技術を普及させることで、蓄電池の安全性が高い信頼性をもとに評価され、EVカーの普及に貢献することができる。

「電波を用いた超高感度非侵襲乳癌診断技術」 本技術の最大の特徴は、無被曝、乳房内深部の乳癌を高感度に瞬時に映像化可能な点である。造影剤を用いず、無痛である。現状のX線マンモグラフィで課題となっている高濃度乳房においても高い乳癌検出感度が実証されている。従来の電波を用いたマンモの実用化への最大の障壁の一つが、マイクロ波の散乱データから、“いかに散乱体である乳癌組織を画像再構成するか”であった。従来の算術的方法では、送信点と受信点と散乱体の位置の組み合わせと、受信信号との比較により、散乱体の構造を割り出す方法や、モデルを設定し順方向問題を繰り返し解き、計測結果に比較、収束させていく方法が提案されているが、どちらも多大な計算コストがかかる。我々は、この課題に対して、多次元空間における散乱場の逆解析理論の構築に成功し、計測結果を境界条件として、散乱場の方程式を解析的に解き、時間と空間の極限操作から、散乱体の構造を瞬時に映像化する方法を世界で初めて提案した。汎用計算機で、わずか数秒で両胸の計算が完結し、一意性があり、媒質の誘電分散が考慮されている。一辺n=512の画像の再構成に対して、従来の方法の数万倍の世界最高性能が達成されている。現在、延２４０人の臨床試験を実施し、高い乳癌検出感度が実証されている。我々は、本技術をすでにインフラ検査用レーダとして実用化させることに成功しており、多くの実績を積み重ねている。本技術は、２０１７年度内閣官房 健康・医療戦略室による、世界の医療の発展に向けた第一回日本医療研究開発大賞を受賞している。 「リチウムイオン蓄電池内を流れる電流の非破壊画像診断システム」 EVカー急速な普及に伴い、高エネルギー密度蓄電池の需要が急激に延び、同時にその安全性に対する技術開発が急務となっている。本技術では、蓄電池内部の電流密度分布を非破壊で映像化することができる。通常、磁気センサにて、蓄電池周辺の磁場の空間分布を測定しても、磁場の距離減衰と共に、空間的な特徴が失われ、ぼやけた画像しか得られない。本研究では、そのぼやけた画像を、特徴ある高い空間分解能の画像に復元し、さらに蓄電池内の電流密度分布、導電率分布に解析的に変換し、これにより定量的な電流密度分布を得る。今後、生産が急増する車載用蓄電池に対して、本技術を普及させ、安全なEVカー社会の実現に貢献したい。