| Project/Area Number |
21K18076
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
田村 和輝 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 助教 (40822614)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 機械物性計測 / 光干渉計 / 光音響 / 弾性イメージング / 高周波超音波 / 光イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、一般的な顕微鏡と同じ操作性で硬さを計測する機械物性顕微鏡を開発し、生物研究の場に提供することを目指す。
炎症やがん化に伴い組織の硬さが変化することが知られており、臨床で広く用いられている。しかし、細胞スケールにフォーカスした研究は，硬さ計測の難しさから一般的とは言えず、参入のハードルが高い。細胞の硬さ計測で使用される原子間力顕微鏡や超音波顕微鏡は細胞の破壊の危険性や操作の難しさから、一般的な生物の研究室に導入することは容易ではない。そこで、本研究では細胞観察用の顕微鏡とレーザー光を用いて簡便な硬さ計測を可能とする機械物性顕微鏡を開発し、培養細胞の計測を行い既存手法と比較する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は一般的な光学顕微鏡と同じ操作性で硬さを計測する機械物性顕微鏡を開発し、生物研究の場に提供することを目指している．光学顕微鏡と同じように機械物性の観察が可能になれば，形態観察に依存した観察体系に新たに硬さの視点を追加することができる．
光学式物性計測の原理はパルスレーザーを用いて培養細胞が接着している培養用シャーレに光音響波を励起し，その振幅から接着する細胞の機械物性を推定する．すなわちこの計測を実現するためには，光を使った培養細胞の加振と微小振動の計測の二つの技術が必要となる．
本研究では特に光学的な微小振動の計測について光学系の構築および安定化を図ることで，光学式機械物性計測の実現に近づくことを目的にしている．2022年度には2021年度に構築した自作の偏光干渉計を改良し，偏波保持ファイバを使って生物用倒立顕微鏡に接続し， ナノ秒パルスレーザーによって発生した光音響波を計測した． 倒立顕微鏡はポリスチレンシャーレの底面を見上げる配置で対物レンズがあり，底面外側の表面で発生した光音響波が厚み方向に伝搬し，底面内側（試料-ポリスチレンシャーレ）境界で反射し，再び加振面まで伝搬したのち，加振面に発生した面外変位を計測した．この実績により，我々の提案する光学式機械物性計測の最も基本的な計測原理である試料-ポリスチレン境界での反射波強度の計測が光学的に実現可能であることを確認することができた．
また，生体試料の計測の準備として，試料作成条件などについて超音波顕微鏡を使って検討した．
今後，細胞計測には欠かすことのできない高空間分解能化など段階を踏みながら検証を進める．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
パルスレーザを用いた加振と反射波の計測をポリスチレンシャーレの同じ面で実現したため
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，生体組織の機械物性を計測することを目標に，加振光と微小変位計測の至適なポインティング間隔や各ビームの形状に関して検討する．
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
