Volumetric fluorescence imaging with an ultra-large field-of-view
Publicly Offered Research
| Project Area | Comprehensive understanding of scattering and fluctuated fields and science of clairvoyance |
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| Project/Area Number |
23H04135
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
市村 垂生 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (50600748)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | バイオイメージング / 蛍光顕微鏡 / 三次元 / 光学 / 蛍光イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
近年の生命科学における多細胞システム研究では、システム全体の動作と個々の細胞の動作を同時に捉えるために、光学イメージングの大視野化が重要な技術の一つとなっている。従来の生物顕微鏡はレンズの性能、筐体の構造、イメージセンサーの画素数などの制限により、必ずしもその需要に応えられていなかった。申請者は、センチメーターを越える視野全域を１細胞分解能で観察できるイメージング系を開発してきた。このイメージング系を応用展開するために、本研究では、個体や組織などの散乱体内部を細胞観察可能な三次元分解能を実現する新規基盤技術を開発することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の生命科学における多細胞システム研究では、システム全体の動作と個々の細胞の動作を同時に捉えるために、光学イメージングの大視野化が重要な技術の一つとなっている。従来の生物顕微鏡はレンズの性能、筐体の構造、イメージセンサーの画素数などの制限により、必ずしもその需要に応えられていなかった。本研究では、研究代表者がこれまでに開発してきた、センチメーターを越える視野全域を１細胞分解能で観察できるイメージング系を基軸として、個体や組織などの散乱体内部を三次元イメージングを実現することを目指す。初年度は、下記の2つの要素技術開発課題を実施した。
（1）多点共焦点ディスクの設計
多点共焦点イメージングのためのピンホールディスクアレイを試作し、共焦点イメージング系を構築し、その深さ選択性を蛍光ビーズによって実証した。共焦点ディスクの透過率を上げるために、ピンホール径とピンホール間隔を変更したピンホールアレイを試作し、光学性能を調べた。高い透過率が必要な場合にピンホール径6um、ピンホール間隔18umのピンホールアレイが有効であることが分かった。
（2）励起光量の向上
現状のピンホールアレイディスクでは、励起光の多くがピンホールアレイのピンホールのない場所で反射されてしまうため、光の利用効率が数％に留まる。そこで、複数のレーザー光源を液体ライトガイドで結合する手法を提案した。これにより、従来よりも数倍の明るさで試料を照明できるようになった。
以上の2つの要素技術開発によって、従来よりも5倍程度の明るいイメージングを実現した。
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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
当初の計画どおりに研究が進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年度は、これまでの要素技術開発を更に進めながら、並行して、モデル生物の胚発生における三次元タイムラプスイメージングに応用を進める。マウス、鳥類、魚類のモデル生物の観察を予定する。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
