新たなイメージングデバイスを : 青木 徹 AOKI Toru（放射線情報学）

放射線を捉える、役立たせる放射線情報学

青木徹教授（情報学部情報科学科）が取り組む「放射線情報学」とは、これまで放射線に隠され、人が理解（認識）できなかった情報を有用な形で取り出し、人に役立つ情報とする学問である。人類、地球、世界といった大きな観点から。広義の「放射線による幸せ」の実現を目指す。研究キーワードは、放射線、イメージング、不可視光、フォトンカウンティング、イメージングデバイス、中性子、化合物半導体。

2023年3月取材

Chapter 01

発生した電荷を直接デジタルに変換するX線イメージングデバイスを実現

私が副所長を務める電子工学研究所では、光子や電子をナノ領域で個々に取り扱う革新的な画像工学を目指す新学術分野「ナノビジョンサイエンス」に取り組んでいます。これまでは光子・電子を集団統計的に取り扱ってきましたが、フォトンカウンティングに代表される1つ1つの光子・電子の取り扱いへと進めていく研究です。

私は、この概念を取り入れたX線やγ線も広義の光の一種と捉え、これまで研究を続けてきた「光子を一つずつ取り扱うフォトンカウンティングイメージングデバイス」を、「発生した電荷を直接デジタルに変換するフォトン・電荷カウンティング型のX線イメージングデバイス」に発展させました。

Chapter 02

AIや機械学習の入力デバイスとして、さらにXR、メタバースへの活用を目指して

放射線イメージングの世界も変化しています。単に人間の目で見えると予想した透過像を目に見やすく表示する時代は過ぎ、波長情報を用いた材料識別など高次情報抽出を行うようになってきました。

目に見えない不可視情報を取り扱うAIや機械学習の入力デバイスとして、従来にも増して「物理的に正確なデータ」が重要となっています。化合物半導体を駆使した直接変換型のフォトン・電荷カウンティングX線イメージングデバイスは、これを実現するデバイスとして、幅広い放射線に対応するよう研究を続けています。

また、ここから得られた新たな情報を人々のために活用すべく、XR(クロスリアリティ)を活用した三次元表現やメタバースとしての不可視情報活用についても研究を進めています。

Chapter 03

電子工学や材料工学も活用し、
医学や人文社会学の研究者とも連携

放射線情報学は、これまで人が認識できなかった情報を人に繋ぎ、広義の情報学を通じて人に役立つ情報とする学問です。そのためには、電子工学や材料工学も活用し、材料からデバイスやシステムを創り上げます。医学や人文社会学の研究者とも連携します。とても懐の広い学問分野だと思います。

研究の成果は、静岡大学発のベンチャー企業である㈱ANSeeNなどを通じて広く社会に還元しています。今は最先端の技術ですが、いつの日にか「ごく普通」の、さらには「当たり前すぎて忘れられる」技術になっているのだと思います。ただし、そこで得られる人と情報のコミュニケーションは、どんどん拡張され、深まっていくことでしょう。

一方で、できる限りの研究を続けていくと、そこから次々と派生し、その特異なイメージング特性を得るために中性子のイメージングや発生器に挑戦したり、リアルタイム三次元プロセッシング技術をVtuber の新しいエンターテイメント技術のバックボーンとしても展開したりしています。幅広く奥深い情報学の世界で、ぜひ、一緒に研究を大きく広げていきませんか。

[写真]教授 青木 徹 AOKI Toru
[プロフィール写真]教授 青木 徹 AOKI Toru

教授青木 徹 AOKI Toru（放射線情報学）

1968年７月生まれ、1996年静岡大学大学院博士課程修了、1996年静岡大学助手、2004年静岡大学准教授、2011年株式会社ANSeeN創設、2014年静岡大学教授、2022年静岡大学電子工学研究所副所長、2023年特命理事・副学長（地域中核推進・研究所機能強化担当）
2011年より第１期若手重点研究者、2019年より第４期研究フェロー、2022年より第５期研究フェロー

主な研究業績

受賞歴：
  • 応用物理学会放射線分科会　放射線賞（2023年）
  • 文部科学大臣表彰科学技術賞（2013年）
  • 29th ICHSIP High-Speed-Imaging Silver Award 賞（2010年）
外部資金獲得状況：
  • AMED医療分野研究成果展開事業「超高速フォトン・カウンティング多元分析型X線CT」（2016 年～2019年）
  • NEDOインフラ維持管理・更新等 の社会課題対応システム開発プロジェクト「超 小型X線及び中性子センサを用いたインフラ維持 管理用非破壊検査装置開発」（2015年～2018年）
  • JSPS二国間交流事業（共同研究・セミナー） ウクライナ（2014年～2016年、2016年～2018年）
  • 中国（2022年～2024年）JST独創的シーズ展開事業「デジタルフォトン カウンティングX線イメージャーの開発」（2008 年～2012年）
  • 等多数
学会等：
  • 応用物理学会放射線分科会長（2017年～2019年）
  • 応用物理学会代議員（2019年～2020年）
  • 映像情報メディア学会東海支部運営委員
  • IEEE RTSD組織委員
  • SPIE Optics & Photonics論文委員
国内外の学会誌編集等：
  • 応用物理学会論文賞委員会（2019年〜）
著書・論文：
  • １) H. Kase, J. Nishizawa, K. Tabata, K. Takagi, T.Aoki, Spatial awareness application using mixed reality for 3D X-ray CT examination Journal of Instrumentation, 18/3, P03032 （2023）
  • 2) K. Takagi, T. Takagi, T. Terao, H. Morii, A.Koike, T. Aoki, “Readout Architecture Based on a Novel Photon-Counting and Energy Integrating Processing for X-ray Imaging, IEEE Trans. Rad. Plasm. Med. Sci., 5, 501-507 (2021)
  • 3) Mutsuhito Sugiura, Maki Kushimoto,Tadashi Mitsunari, Kohei Yamashita, Yoshio Honda, Hiroshi Amano, Yoku Inoue, Hidenori Mimura, Toru Aoki and Takayuki Nakano, “Study of radiation detection properties of GaN pn diode”, Jpn. J. Appl. Phys. 55, 05FJ02(2016).
  • 4) K.S. Zelenska, D.V. Gnatyuk, T.Aoki, “Modification of the CdTe-In Interface by Irradiation with Nanosecond Laser Pulses through the CdTe Crystal”, Journal of Laser Micro Nanoengineering, 10, 298-303 (2015).
  • 5) T. Aoki, D.V.Gnatyuk, V.A.odarych, L.V.Poperenko, I.V.Yurgelevych・Influense of nanosecond laser irradiation on optical properties of surface layer of CdTe crystals・ Thin solid films・591・2834-2837・ 2011

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静岡大学研究フェロー