Photoacoustic imaging For the Detection of Singularity in 3D space
Publicly Offered Research
| Project Area | Singularity biology |
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| Project/Area Number |
21H00445
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
石原 美弥 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 医用工学, 教授 (30505342)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 光イメージング / 超音波イメージング / 蛍光タンパク質 / 色素タンパク質 / 分光（スペクトル） / in vivoイメージング / 自家信号 / タンパク質イメージング / 分光 / 蛍光量子収率 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、シンギュラリティ細胞を特定するために、光音響自家信号と色素タンパク質信号を組み合わせて初めて明らかにできる細胞動態の時空間的イメージングを目的とする。
光源を共有して光音響画像と蛍光画像の同時取得を具現化し、2次元イメージングから3次元イメージングへの展開が光音響イメージングによって実現可能であることを実証する。
加えて、超音波が空間等方的に伝播することを利用して、反射型の光音響イメージングシステムを開発する。本研究により、光音響イメージングがAMATERASに深さ方向の情報を加え、観察空間を拡張できる意義は大きい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者の実績がある光音響イメージングをシンギュラリティ生物学に活用する。シンギュラリティ生物学では、シンギュラリティ細胞の特定に時空間イメージング技術が必要であることが共有され、木も森も見るシステムとして、ミクロな精度でマクロな時空間動態を解析できるAMATERAS (A Multi-scale/modal Analytical Tool for Every Rare Activity in Singularity) が開発されている。光音響イメージングは超音波検出の原理であるため、光音響画像は、AMATERASでは取得できない深さ情報がある。この特徴を活かすために、これまでに光音響顕微鏡を構築した。これにより、色素タンパク質が発現している細胞を対象として、3次元画像が取得できるようになった。
今年度は、３次元画像に時空間動態の「時」の情報が取得できる技術課題に対応した。具体的にはステージトップインキュベーターを光音響顕微鏡に導入し、長時間の細胞培養を可能にした。次に、ガルバノスキャナを用いて、高速に光音響画像が取得できるように、光音響顕微鏡システムを改良した。ただし、改良光音響顕微鏡でも、超音波検出は単素子に留まっている。この改良光音響顕微鏡で、体表から非侵襲的に血管内の血球の動きをイメージングできる性能を持つ事を確認した。改良光音響顕微鏡でスフェロイドを対象にマルチカラー光音響画像が取得できることを確認した。性能評価の過程において、いくつかの技術課題が明らかになったが、in vivoイメージングが可能な対象が拡大できる光音響顕微鏡システムとなった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(18 results)
