500μmの深度のCa^<2+>トランジエントを1ミリ秒で捉える多光子顕微鏡の試作

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558107
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中村 收 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90192674)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉浦 忠男 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60304010) ; 井上 康志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60294047) ; 高松 哲郎 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (40154900) ; 市原 昭 株式会社 横河総合研究所, 理事
• Keywords: 多光子顕微鏡 / 多光子過程 / マイクロレンズアレイ / 再生増幅器 / カルシウムイオンウェーブ / カルシウムイオントランジエント

Research Abstract

まず,多光子蛍光顕微鏡用高速マイクロレンズアレイスキャナーの設計,開発を行った.本スキャナーでは,マイクロレンズは螺旋状に配置され,各レンズ間の距離を250μm,視野内の焦点数50点以上の場合,マイクロレンズアレイの回転速度5400rpmにおいて,1/1000秒の走査速度を実現できる.光源に用いる高強度短パルスレーザー光に耐えうる材料として,合成石英を選択し使用した.開発したスキャナー用い,再生増幅モードロックチタンサファイアレーザーを光源とした高速多光子蛍光顕微鏡を試作した.次に,試作した顕微鏡を用いて,ラット摘出心および培養細胞内のCa2+濃度の観察を行った.この実験では,蛍光指示薬Fluo-3AM(0.018mM)を細胞内に導入し,Tyrode液中において試料を観察した.Ca2+ウェーブとCa2+トランジエントとの相互作用によるCa2+ウェーブの消失,細胞内Ca2+濃度(1mM,2mM,3mMの順に変化)の上昇によるCa2+ウェーブの頻度の上昇,および細胞状態の変化(培養会誌10日目,11日目で比較)にともなう筋小包体のCa2+取り込み速度の変化の観察に成功した.また,再生増幅を用いないモードロックチタンサファイアレーザーを光源として用いた場合にも上記試料の観察を行い,高ピークレーザー光による励起時の蛍光の飽和現象が観察像に影響を与える(特に分解能,検出される蛍光強度)という知見を得た.

Research Products

• [Publications] O. Nakamura: "Nondestructive Inspection of phaseolus coccineus L. soya beans by use of near-infrared lasers"Applied Optics. 38・12. 2724-2727 (1999)
• [Publications] K. Murakawa: "Wireless remote energy supplier with near infrared light for implanted instrument"IEEE Engineering in Medicine and Biology. November/December. 70-72 (1999)
• [Publications] K. Fujita: "Real-time imaging of two-photon induced fluorescence with a microlens-array scanner and a regenerative amplifier"Journal of Microscopy,. 194・2/3. 528 (1999)
• [Publications] K. Fujita: "Confocal multipoint multiphoton excitation microscope with microlens and pinhole arrays"Optics Commnications. 174. 7-12 (2000)