株式会社アステム

分光分析技術

アステムはLEDを用いて果物の糖度測定に世界で初めて成功した会社です。
近赤外光は生体などを透過し、内部の成分を破壊することなく測定する技術で
NIRS(Near-infrared Spectroscopy)通称ニルスと呼んでいます。

 

筋肉透過の図 左図の生体表面に貼り付けたセンサーヘッドは、LEDから波長の異なる2つの近赤外光を照射し、生体内部を透過してきた光を受光素子で検出することで、 生体組織中の酸素濃度を非侵襲的に計測します。
最大の特徴として介在組織の影響による不十分な定量性を排除するために、静岡大学・庭山は距離の異なる2つの受光素子を用いて生体組織の空間的な傾きを求め、関係式の精度を向上させた事にあります(SR-NIRS)。
SR-NIRSシステムは、介在組織の影響を補正することで絶対値に近い血液量を計測した最初の装置で、従来法であるポジトロンCTと比較実験を行い、その精度を確認しています。

 

REFERENCE

 

[1] M.Niwayama et al., Errors in Muscle Oxygenation Measurement Using Spatially-Resolved NIRS and Its Correction, J Jpn Coll Angiol,47(1),pp. 17-20(2007).
http://www.jc-angiology.org/journal/contents_en.php?bn=20074701

 

We have a lineup of four types91) one rigid probe and data accumulation type(low cost),(2)one rigid probe and wireless type,(3)one flexible probe and wireless type, and (4)2flexible probe and wireless type.

 

平成23年度、経済産業省の「新規産業創造技術開発費補助金」の交付を受けて「脳NIRS」を静岡大学と共同して開発しました。
人体に影響のない近赤外光を前額部に照射し内部反射してきた光を解析することで脳内の酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビン量を計測します。
頭蓋内脳血液量を定量的に計測するには高い技術を要し、現在利用されているNIRSの計測値は変化量を示しているに過ぎません。
アステムは開発機器の正確さを検証するために従来法の脳血液量測定装置である放射性15Oで標識したCOガスPETと同時計測する比較実験を行いました。その結果、比較的良い相関が示され、誤差はあるものの計測値が絶対値に近い値であることを確認しました(世界初の成果)。
ただし、演算に用いた光学係数は全ての人に適合するものではなく、例外もあることも排除できていません。
また、現在の脳NIRSは表情筋の動きもノイズとして重畳されてしまうため、被験者の表情や頭部に制限を加えなければなりませんが、表層の血量も同時に計測表示(世界初)しているため、変化由来を識別することが可能です。
また、機器の妥当性を検証するため、都内の大学付属病院で健常者(NC)および認知症患者(AD)を対象に臨床評価を行った結果、有意な差異が認められ、比較的早期のAD患者をスクリーニングで検知できる可能性も示されるなど、一定の成果も得られました。

 

脳NIRS(のうニルス)
運動負荷モニター

 

当社のこれらの計測技術および静脈血酸素濃度から代謝割合を求める技術は既に特許が成立しておりますが、OEMとして提供可能ですので、お問い合わせをお待ち致しております。

 

◆連携先

 

東京医科大学健康増進スポーツ医学講座

http://www.tmu-sports-med.jp/index.html

 

静岡大学工学部電気電子工学科

http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tmniway/index.html

 

浜松医科大学産婦人科学講座

http://www2.hama-med.ac.jp/w1b/obgy/obgyhome.htm

 

◆関連論文

 

弊社の酸素計を用いた東京医科大学健康増進スポーツ医学講座の木目先生の研究論文

Unchanged muscle deoxygenation heterogeneity during bicycle exercise after 6 weeks of endurance training.

 

論文のデータベースはこちらから

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20204815

 

イタリア、ラクイラ大学マルコ・ヘラーリ先生の論文に弊社のNIRS機器が紹介されています。

The use of near-infrared spectroscopy in understanding skeletal muscle physiology: recent developments

 

 

 

非破壊果実糖度計は特許が成立し、平成16年には神奈川工業技術開発大賞の奨励賞を受賞しました。

 

AMAICA(アマイカ)
KANAGAWA HIGH-TECH GRAND-PRIX

 

 

ハンディ型糖度計「アマイカ」を開発した経緯から、さらにNIR帯にまとを絞り、高感度の受光素子を採用した分光器を開発しました。
この分光器を用いる事で、より高い信頼性を持った検量線の開発が可能となりました。
具体的には、落葉果樹を用いた検量線では、標準誤差(SEC)0.34を得ています。
さらに検量式を複製し、未果実糖度を測定した時の標準誤差でも(SEP)0.6を得るなど、好ましい結果が得られました。
そして、これまでの販売経験から、多くの果実生産者の方は短期間の使用を希望されているため、
この技術を応用した卓上型糖度計をレンタル形式で利用できる仕組みも作りました。
より多くの生産者の方に、より使いやすいような仕組みを、これからもどしどし提案してゆきます。
どうぞアステムを宜しくお願い致します。

 

卓上型糖度計 アマイカプロ

画像処理・認識技術

乱丁検知センサCCDカメラを用いて書籍などの乱丁を検出するセンサーを日本で最初に製品化に成功しました。

 

書籍などの印刷面をCCDカメラで撮像した画像データから該当するイメージの有無を高速に認識する技術です。
ブック製造ラインの品質管理に重要な役割を果 たしています。
’09年4月より出荷を開始する LC77Revision6 はイメージ認識に効果を発揮する画像相関アルゴリズムを高集積FPGAで処理し、乱丁検知を補完するソフトウェアを高速のCPU(SH4)で処理する、最新のテクノロジーを用いて います。

 

日本国内を初め東南アジアなどの日系企業で数多く使われています。

 

乱丁センサー「LC77R6」ではCCDカメラから入力されるイメージが、
登録されたマスターイメージとの比較を高速に実行する画像相関法というアルゴリズムを用いています。
このアルゴリズムは製本業界で使用に耐えうるものなのかを検証するために、
PC上で実行できるプログラムを数年前に開発し評価しました。
以下はそのプログラムの紹介です。カメラはUSBカメラを用いています。

 

登録イメージとの比較判定処理
下図の左上のイメージはカメラ画像、その下は登録画像、右下は検査結果画像です。
設定は許容回転角±45度、スケール+200%、-50%です。
赤枠は検査対象エリア、黄色枠は登録されたイメージ
処理時間はフレーム取込時間+100msecと高速ですが、製品のLC77R6では
このアルゴリズムは単なる相関係数が最も高いポイントを検出するために用い、
そのポイントを基準として、マスターイメージとの比較をソフトウェアで処理する複雑な手法を用いています。
その結果、高速のCPUを用いているため150msec程度で結果を出力しています。

 

登録イメージとの比較判定処理

 

カメラが横移動したときの追跡能力テスト
検査結果では赤枠の範囲に入っているため「OK」を出力している。   

 

カメラが移動したときの追跡能力テスト

 

回転に対する追跡能力テスト、検査結果は-41度で「OK」

 

回転に対する追跡能力テスト

 

スケール差に対する能力テスト、カメラと被写体との距離が変わった時の追跡能力
下図は登録時より、画像が小さくなっている。

 

スケール差に対する能力テスト(縮小)

 

反対に拡大している。

 

スケール差に対する能力テスト(拡大)

 

複合です、スケール差、回転、移動が加わっても、登録されたイメージを検出します。

 

スケール差、回転、移動が加わっても登録されたイメージを検出