Realtime CARS imaging of cellular response by stimulation of laser ablation

• Project/Area Number: 22360027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: HASHIMOTO Mamoru 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (70237949)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): FUKUSHIMA Shuichiro 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (40362644) ; NIIOKA Hirohiko 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (70552074)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥19,760,000 (Direct Cost: ¥15,200,000、Indirect Cost: ¥4,560,000); Fiscal Year 2012: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2011: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2010: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 応用光学 / 量子光工学 / 非線形光学 / ラマン分光 / 非線形ラマン / 結晶化 / レーザートラッピング / 光学顕微鏡 / 無染色イメージング / リアルタイム観測 / 分子イメージング / 非線形光学効果 / ラマン散乱分光 / 超短パルスレーザー / 生体医用光学

Research Abstract

We have developed a multifocus coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy system combined with a laser-beam ablation system. The developed system visualizes sample response by laser stimulation without staining at vide-rate. The laser beam for ablation is controlled independently of observation. The developed system was applied to cellular response by membrane disruption and crystallizationmonitoring by photon pressure.

Research Products

• [Journal Article] Coherent anti-tokes aman scattering microscopy for high speed non-staining biomolecular imaging (2013)
  • Author(s): M. Hashimoto, Minamikawa, and . Araki
  • Journal Title: Curr. Pharm. Biotechnol Volume: vol. 14, No. 2 Issue: 2 Pages: 150-158
  • DOI: 10.2174/1389201011314020004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High speed spectral tuning CARS microscopy using AOTF laser (2012)
  • Author(s): M.Hashimoto, J.Iwatsukaa, H.Niiokab, T.Araki
  • Journal Title: Proc.SPIE Volume: 8226 Pages: 822653-822653
  • DOI: 10.1117/12.909507
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-time imaging of laser-induced membrane disruption of a living cell observed with multi-focus CARS microscopy (2011)
  • Author(s): T. Minamikawa, H. Niioka, T. Araki, and M. Hashimoto
  • Journal Title: J. Biomed. Opt Volume: vol. 16, No. 2 Issue: 02 Pages: 21111-21111
  • DOI: 10.1117/1.3533314
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-induced cell damage analysis for multifocus CARS microscopy (2011)
  • Author(s): T. Minamikawa, Y. Murakami, N. Matsumura, H. Niioka,S. Fukushima, T. Araki, and M. Hashimoto
  • Journal Title: Proc.SPIE Volume: vol. 7903 Pages: 79032H-79032H
  • DOI: 10.1117/12.874677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real-time imaging of laser-induced membrane disruption of a living cell observed with multifocus coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy (2011)
  • Author(s): T.Minamikawa, H.Niioka, T.Araki, M.Hashimoto
  • Journal Title: J.Biomedical Optics Volume: 16 Pages: 21111-21111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] リアルタイムCARS顕微鏡の開発と生細胞観測への応用 (2010)
  • Author(s): 橋本 守, 南川 丈夫, 新岡 宏彦, 荒木勉
  • Journal Title: 日本レーザー医学会誌 Volume: vol. 30No. 4 Pages: 421-426
  • NAID: 10026089120
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jslsm/30/4/30_4_421/_pdf
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ラジアル偏光ビームを用いたSHG顕微計測 (2010)
  • Author(s): 新岡宏彦, 薦田幸一郎, 吉木啓介, 荒木勉, 橋本守
  • Journal Title: 光学 Volume: 39 Pages: 401-403
  • NAID: 10026586276
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] リアルタイムCARS顕微鏡の開発と生細胞観測への応用 (2010)
  • Author(s): 橋本守, 南川丈夫, 新岡宏彦, 荒木勉
  • Journal Title: 日本レーザー医学会誌 Volume: 30 Pages: 421-426
  • NAID: 10026089120
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Imaging of recrystallized organic molecule by multiplex fourth order coherent Raman microspectroscopy (2013)
  • Author(s): M. Hashimoto, H. Kanoh, H. Niioka, and T. Araki
  • Organizer: Focus on Micrscopy 2013 (FOM2013)
  • Place of Presentation: Maastricht, The Netherlands
• [Presentation] マルチプレックス4次ラマン散乱分光顕微鏡を用いた非線形光学結晶のイメージング (2012)
  • Author(s): 加納寛人, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学,東京都
  • Year and Date: 2012-03-18
• [Presentation] ピコ秒高速波長走査レーザーを用いたCARS分光顕微鏡の開発 (2012)
  • Author(s): 岩塚純一, 南川丈夫, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学,東京都
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] ピコ秒高速波長走査レーザーを用いたCARS分光顕微鏡の開発 (2012)
  • Author(s): 岩塚純一, 南川丈夫, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪府
  • Year and Date: 2012-01-07
• [Presentation] CARS顕微鏡による細胞内抗がん剤のイメージング (2012)
  • Author(s): 池田晃平, チャフヤディハルソノ, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪府
  • Year and Date: 2012-01-07
• [Presentation] ハイパーラマン分光顕微鏡を用いた生体分子の観測 (2012)
  • Author(s): 加納寛人, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪府
  • Year and Date: 2012-01-07
• [Presentation] 多焦点非線形ラマン顕微鏡における細胞への光ダメージ (2012)
  • Author(s): 村上貴視, 南川丈夫, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪府
  • Year and Date: 2012-01-07
• [Presentation] Fast spectral CARS micorscopy with high-speed tunable picosecond laser detection of lipid metabolism (2012)
  • Author(s): H. Cahyadi, J. Iwatsuka, T Minamikawa, H. Niioka, T. Araki, and M. Hashimoto
  • Organizer: 14th International Congress of Histochemistry and Cytochemistry (ICHC 2012)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Detection of lipid uptake by triglyceride deposit cardiomyovasculopathy-indicated fibroblast using CARS microscopy (2012)
  • Author(s): H. Cahyadi, H. Niioka, K. ichi Hirano, C. Ikegami-Nomura, T Araki, and M. Hashimoto
  • Organizer: OSA-JSAP joint symposia, 73th Autumn Meeting
  • Place of Presentation: tha Japan Society of Applied Physics, Ehime University, Ehime
• [Presentation] Fast spectral imaging CARS microscopy with picosecond high speed wavelength scanning laser (2012)
  • Author(s): H. Cahyadi, J. Iwatsuka, T. Minamikawa, H. Niioka, T. Araki, and M. Hashimoto
  • Organizer: Focus on Micrscopy 2012 (FOM2012)
  • Place of Presentation: Singapore
• [Presentation] 高速波長走査多焦点CARS顕微鏡による分子振動イメージング"(招待講演) (2012)
  • Author(s): 橋本守,南川丈夫, H. Cahyadi, 新岡宏彦, 荒木勉
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ2W4III 「生体分子イメージングへの新たな挑戦～ラマン分光、 プローブレスイメージングによる分子機能解析とがん診断への応用～」
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡, 福岡県
• [Presentation] Fast spectral imaging CARS microscopy with picosecond high speed wavelength scanning laser (2012)
  • Author(s): H. Cahyadi, J. Iwatsuka, T. Minamikawa, H. Niioka, T. Araki, and M. Hashimoto
  • Organizer: Focus on Micrscopy 2012
  • Place of Presentation: Singapore
• [Presentation] 高速波長走査多焦点CARS顕微鏡による分子振動イメージング (2012)
  • Author(s): 橋本守，南川丈夫, H. Cahyadi, 新岡宏彦, 荒木勉
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation:  福岡，マリンメッセ福岡
  • Invited
• [Presentation] Detection of lipid uptake by triglyceride deposit cardiomyovasculopathy-indicated fibroblast using CARS mi- croscopy (2012)
  • Author(s): H. Cahyadi, H. Niioka, K. ichi Hirano, C. Ikegami-Nomura, T. Araki, and M. Hashimoto
  • Organizer: 第 73 回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
• [Presentation] マルチプレックス4次ラマン分光顕微鏡の開発 (2011)
  • Author(s): 加納寛人, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会(OPJ 2011)
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪府
  • Year and Date: 2011-11-30
• [Presentation] Imaging of CPT-11 in living cells with CARS microscopy and fluorescence microscopy (2011)
  • Author(s): H.Cahyadi, K.Ikeda, H.Niioka, T.Araki, M.Hashimoto
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会(OPJ 2011)
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪府
  • Year and Date: 2011-11-29
• [Presentation] 多焦点非線形光学顕微鏡によるイメージングが生細胞に与える光ダメージの評価 (2011)
  • Author(s): 村上貴視, 南川丈夫, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム
  • Place of Presentation: ビッグハット,長野県
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 非線形光学顕微鏡による観察が生細胞へ与える光ダメージ-単焦点vs多焦点- (2011)
  • Author(s): 村上貴視, 南川丈夫, 新岡宏彦, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学,山形県
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] 多焦点リアルタイムCARS顕微鏡による細胞応答の観測 (2011)
  • Author(s): 橋本守
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学,山形県(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-29
• [Presentation] 非線形ラマン散乱顕微鏡によるリアルタイムイメージング (2011)
  • Author(s): 橋本守
  • Organizer: 第58回応用物理学関連連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学,神奈川県(招待講演)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 非線形ラマン散乱顕微鏡によるリアルタイムイメージング (2011)
  • Author(s): 橋本守
  • Organizer: 第581回応用物理学関連連合講演会,シンポジウム「ラマン分光イメージングが拓く新しいサイエンスとテクノロジー」
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 培養軟骨作成過程における細胞分布の非侵襲計測 (2011)
  • Author(s): 前原鈴子, 福島修一郎, 紀ノ岡正博, 荒木勉
  • Organizer: 日本機械学会第23回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2011-01-09
• [Presentation] 第2高調波発生顕微鏡を用いたコラーゲン熱変性のモニタリング (2011)
  • Author(s): 田仲亮介, 安井武史, 福島修一郎, 荒木勉
  • Organizer: 日本機械学会第23回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2011-01-08
• [Presentation] 多焦点リアルタイムCARS顕微鏡による細胞応答の観測"(招待講演) (2011)
  • Author(s): 橋本守
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学, 山形県山形市
• [Presentation] 多焦点CARS顕微鏡による細胞応答の無染色高速観測"(招待講演) (2010)
  • Author(s): 橋本守
  • Organizer: 日本分光学会 平成22年度 ナノ分光部会・生細胞分光部会合同シンポジウム「分光学が拓く新しいイメージング・イメージングが拓く新しい分光学」
  • Place of Presentation: 東京大学, 東京都
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 多焦点CARS顕微鏡による細胞応答め無染色高速観測 (2010)
  • Author(s): 橋本守
  • Organizer: 平成22年度ナノ分光部会・生細胞分光部会合同シンポジウム「分光学が拓く新しいイメージング・イメージングが拓く新しい分光学」
  • Place of Presentation: 東京大学小柴ホール(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 第2高調波発生光を用いたコラーゲンゲルの局所的変位場の解析 (2010)
  • Author(s): 斉藤徹也, 福島修一郎, 荒木勉
  • Organizer: 日本機械学会第21回バイオフロンティア講演会
  • Place of Presentation: ITビジネスプラザ武蔵(金沢市)
  • Year and Date: 2010-11-13
• [Presentation] 偏光分布制御CARS顕微鏡を用いた液晶分子の3次元配向イメージング (2010)
  • Author(s): 池田晃平, 高木達朗, 南川丈夫, 新岡宏彦, 橋本守, 荒木勉
  • Organizer: 平成22年度日本分光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Presentation] Pt基板上自己組織化単分子膜の高感度/高分解能SHGイメージング (2010)
  • Author(s): 新岡宏彦, 薦田幸一郎, 吉木啓介, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 平成22年度日本分光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Presentation] 多焦点CARS顕微鏡における生細胞へのフォトダメージ評価 (2010)
  • Author(s): 南川丈夫, 村上貴視, 松村直和, 新岡宏彦, 福島修一郎, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 平成22年度日本分光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Presentation] 生体コラーゲンSHG顕微鏡を用いた光学的熱傷診断に関する研究 (2010)
  • Author(s): 田仲亮介, 安井武史, 福島修一郎, 荒木勉
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会
  • Place of Presentation: 中央大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-11-09
• [Presentation] Noninvasive estimation of engineered cartilage using second-harmonic-generation microscopy (2010)
  • Author(s): Maehara R., Fukushima S., Kino-oka M., Araki T
  • Organizer: 1st International Conference on Applied Bionics and Biomechanics
  • Place of Presentation: Venice, Italy
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] ラジアル偏光励起第二高調波顕微鏡による強誘電性液晶のスイッチング挙動観測の数値解析 (2010)
  • Author(s): 橋本守, 大久保隆行, 新岡宏彦, 荒木勉
  • Organizer: 第61回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Pt基板上自己組織化分子膜のラジアル偏光励起高分解・増強SHGイメージング (2010)
  • Author(s): 新岡宏彦, 蘆田幸一郎, 吉木啓介, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: 第61回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Visualization of Arterial Calcification by X-ray computed tomography (2010)
  • Author(s): Fukushima S., Araki T.
  • Organizer: 10th International Congress of Physiological Anthropology
  • Place of Presentation: Fremantle, Australia
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] 第2高調波発生光(SHG)顕微鏡を用いた光学的熱傷診断に関する研究 (2010)
  • Author(s): 田仲亮介, 安井武史, 福島修一郎,荒木勉
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2010
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] Second-harmonic-generation microscopy for quality evaluation of extracellular matrix (2010)
  • Author(s): Fukushima S., Maehara R., Kino-oka M., Araki T
  • Organizer: 23rd Anual and International Meeting of the Japanese Association for Animal Cell Technology
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] ラジアル偏光励起SHG顕微鏡によるPt基板上自己組織化単分子膜の高分解・増強イメージング (2010)
  • Author(s): 新岡宏彦, 蘆田幸一郎, 吉木啓介, 荒木勉, 橋本守
  • Organizer: レーザ顕微鏡研究会第36回講演会
  • Place of Presentation: 理化学研究所和光本所鈴木梅太郎記念ホール
  • Year and Date: 2010-07-06
• [Presentation] 再生医療用組織の培養過程における第二高調波発生光の変化 (2010)
  • Author(s): 前原鈴子, 福島修一郎, 紀ノ岡正博, 荒木勉
  • Organizer: 第33回バイオレオロジー学会年会
  • Place of Presentation: 理化学研究所(熊本市)
  • Year and Date: 2010-06-03
• [Book] CARS microscopy: Implementation of nonlinear vibrational spectroscopy for far-field and near-field imaging (2012)
  • Author(s): M. Hashimoto, T. Ichimura, and K. Fujita
  • Publisher: Springer
• [Remarks]
  • URL: http://sml.me.es.osaka-u.ac.jp/araki_lab
• [Remarks]
  • URL: http://sml.me.es.osaka-u.ac.jp/araki_lab/
• [Remarks]
  • URL: http://sml.me.es.Osaka-u.ac.jp/araki_lab/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 波長走査パルス光同期システム (2012)
  • Inventor(s): 橋本守,丸山真幸
  • Industrial Property Rights Holder: 橋本守,丸山真幸
  • Industrial Property Number: 2012-001578
  • Filing Date: 2012-01-06
• [Patent(Industrial Property Rights)] パルスレーザ光のタイミング調整装置,調整法及び光学顕微鏡 (2011)
  • Inventor(s): 橋本守,南川丈夫,谷本尚生,小林実,藤田克昌,河田聡,荒木勉
  • Industrial Property Rights Holder: 橋本守,南川丈夫,谷本尚生,小林実,藤田克昌,河田聡,荒木勉
  • Acquisition Date: 2011-11-18