《IEEE生物医学工学会誌》2022年8月、第69巻、第8号、初めての臨床研究：近赤外ウィンドウIIA/IIB蛍光イメージングによる神経膠腫精密手術における応用 曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷（IEEE会員）、胡振华（IEEE高級会員） 導入 生物医学研究の分野では、蛍光イメージングの高い感度、高い空間解像度、リアルタイムイメージング能力、および操作の利便性が広く注目されています。本研究は、近赤外ウィンドウII（NIR-II、1000-1700ナノメートル）イメージング技術の臨床応用における価値を探索し、神経膠腫手術中の腫瘍の切除に役立てることを目的としています。著者らは、新たに開発したイメージング装置と術中画像融合方法を組み合わせることで手術の正確性を高め、術中の...

数値解析埋め込みTiO2-Au-MXeneの矩形オープンチャネルPCFバイオセンサーによる脳腫瘍診断 学術背景と問題提起 近年、コスト効率が高く信頼性の高いバイオセンサーの開発が研究のホットトピックとなっています。これらのセンサーは、微小な濃度の分析物を検出することを目的としており、多様な技術を網羅し、細胞や液体の監視と検出に用いられています。フォトニック結晶（photonic crystals, PHCs）とPHCファイバー（photonic crystal fibers, PCFs）は、そのコンパクトなサイズ、電磁干渉への耐性、少量の分析物で済むこと、構造設計の柔軟性、および統合の容易さなどの利点から、センサー技術のホットな選択肢として急速に注目を浴びています。 特に、表面プラズモン共鳴...

長基線量子センサーネットワークを暗黒物質ホールスコープとして 学術的背景 超軽量暗黒フォトン（dark photons）は、暗黒物質の重要な候補の1つとして、幅広く理論的および実験的な注目を集めている。動的混合機構（kinetic mixing mechanism）に従って、暗黒フォトンが標準モデルのフォトンと結合するとき、それは相互に関連した電磁波を生成し、この波は暗黒フォトンのド・ブロイ波長の範囲内で空間的に関連性を持つべきである。しかし、過去80年間にわたる天体物理学による豊富な暗黒物質の存在証拠にもかかわらず、その直接探査での非重力的な相互作用はまだ達成されていない。この挑戦に対処するため、多くの理論が提唱され、その中には新しい基礎粒子、例えばアクシオン（axions）や暗黒フォトン...

研究背景 蛍光スペクトルは、蛍光物質（蛍光団）の識別と定量に広く使用される方法です。しかし、材料に他の蛍光団（基線蛍光団）が含まれている場合、対象の蛍光団を定量化することが難しくなります。特に基線の発光スペクトルが明確に定義されておらず、対象の蛍光団の発光スペクトルと重なる場合に問題となります。これらの蛍光物質を正確に区別して定量化するために、研究者たちは多波長励起蛍光スペクトルに基づく新しい方法を提案しました。この研究の主な目標は、基線蛍光干渉の問題を解決し、事前の仮定なしに堅牢な推定アルゴリズムを提供することです。 論文の出典 この論文は「An Explicit Estimated Baseline Model for Robust Estimation of Fluorophores ...

背景和研究问题 作業記憶と運動後の脳反応（Post-task responses, PTRs）は神経科学において常に研究のホットスポットです。過去の研究は、運動後のβリバウンド（Post-movement beta rebound, PMBR）が脳皮質において信頼性と安定性のある現象であり、磁気脳電図（Magnetoencephalography, MEG）によって研究および測定できることを示しました。近年の研究はさらに、PTRsが運動後のβリバウンドに限らず、様々な周波数帯域（例えばθ、α、およびβ帯域）や脳領域に広く存在することを発見しました。しかし、これらの作業記憶後のPTRsがPMBRに似た一過性の高振幅活動爆発（Spectral bursts）によって駆動されているかどうかはまだ明...

脳磁図センサーアレイ用の四チャンネル光ポンピング磁力計 研究背景 光ポンピング磁力計（Optically Pumped Magnetometer、OPM）は、スピン交換緩和自由（SERF）状態において非常に高感度の磁場センサーであり、感度は0.16 ft/√Hzおよび0.54 ft/√Hzにまで低下します。OPMはスピン極化原子と磁場の相互作用に基づき、ポンプ光束の角運動量をアルカリ金属蒸気の原子に移してスピン極化を起こします。スピン極化はラーモア進動を通じて磁場と相互作用し、光学的にスピン極化を測定することにより外部の磁場を検出できます。高い原子密度とほぼゼロ磁場のSERF状態では、スピン交換衝突による極化緩和が強く抑制され、OPMの感度が大幅に向上します。 近年、OPMは生体磁気学の応用...

背景紹介 近年、研究者たちはMott絶縁体中の電子-ホール結晶に強い関心を寄せています。この種の結晶は量子励起状態を実現し、反流超流性およびトポロジカル秩序のポテンシャルを持ち、長距離の量子絡み合いの特性を備えています。しかし、Mott絶縁体中における電子とホール結晶の共存に関する実験的証拠はまだ十分に示されていません。通常の条件下では、強い電子-電子相互作用が新しい結晶秩序の形成を駆動し、Wigner結晶やドープされたMott絶縁体中の電荷秩序現象を引き起こします。このタイプの電子結晶は、量子フラクチュエーションが多くの自由度を持って示される多体システムであり、これが量子シミュレーションに用いられています。 出典紹介 この研究論文は複数の研究機関の研究者たちによって共同執筆されました。主な...

インダクタンスリン光感知の閾値とメカニズム 背景紹介 電磁場（Magnetic Field、以下MF）が人間の身体に及ぼす影響は、常に科学研究のホットトピックです。極低周波磁場（Extremely Low-Frequency Magnetic Field、以下ELF-MF）は日常生活に広く存在し、その主な発生源は電力線（50/60 Hz）や家庭電化製品です。これらの磁場は体内で電場と電流を誘起し、脳機能を調整する可能性があります。特定の現象——電磁リン光（Magnetophosphene）は、磁場によって誘発される瞬間的な視覚感知であり、国際的な電磁場暴露ガイドラインの一つの基礎となっています。 電磁リン光現象は1896年にフランスの医師Jacques-Arsène d’Arsonvalによ...

非熱音声子動力学と励起子凝縮状態の表面敏感電子回折探測 背景紹介 励起子と音声子の相互作用は、光励起材料中のエネルギーの流れを決定し、関連する相の出現をコントロールします。材料科学の進展とともに、三次元構造動力学を探る電子またはX線パルス技術は、電子－音声子相互作用の強度、強結合モードの減衰チャンネル、および三次元秩序の進化を明らかにできます。しかし、二次元材料と機能的異質構造の固有の異方性と遠方平面音声子の偏光へのアクセスの要求は、新しい技術への需要を駆り立てました。 研究源 本論文は、Felix Kurtz、Tim N. Dauwe、Sergey V. Yalunin、Gero Storeck、Jan Gerrit Horstmann、Hannes Böckmann、およびClaus R...

半導体-圧電異質構造における巨大な電子媒介フォノン非線形性 現代科学技術において、情報処理の効率と確定性はその応用潜在能力を左右する重要な要素です。光学周波数上の非線形光子相互作用は、クラシックおよび量子情報処理において大きなブレークスルーを示してきました。一方、射周波数領域では、非線形フォノン相互作用も同様に革命的な変化をもたらす可能性があります。本論文では、異質集積高移動度半導体材料を通じて、確定的な非線形フォノン相互作用を効果的に強化する方法を示しています。 研究背景 この研究が行われた理由は、現在の非線形フォノン相互作用の材料が非常に限られており、材料自体のフォノン非線形性による高効率な周波数変換が実現できないためです。いくつかの材料（例えばニオブ酸リチウム）は電声効果と非線形圧電効...