位相法によるナノ秒蛍光寿命顕微マッピングシステムの開発と腫瘍組織診断への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380407
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 岩田 哲郎 徳島大学, 工学部, 教授 (50304548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 勉 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50136214)
• Keywords: 蛍光寿命 / 位相法 / 顕微マッピング / 腫瘍診断 / 分光計測

Research Abstract

本研究の目的は、腫瘍組織診断に供する簡便な蛍光顕微マッピング法装置と技術を確立することである。すなわち、蛍光スペクトルが類似していて識別に困難をきたす状況下でも、腫瘍細胞と正常細胞間で蛍光寿命値に差があることを利用して、細胞染色などによって試料にダメージを与えることなく、空間的な蛍光寿命値の分布測定を行うことによって組織診断を行う手法を開発することである。迅速に測定を遂行するため、試料に与えるダメージが少ない蛍光位相変調法を念頭に置いた。
1年度目は、主として測定システム、周辺装置、エレメントの開発研究を行った。まず蛍光位相変調装置の主要要素である変調キセノン光源の開発を行った。すなわち、可視紫外波長域で連続な汎用分光計測用光源であるキセノンランプは、通常は直流点灯動作で用いられ、直接電流変調は不可能と考えられていた。この常識を覆し、正弦波電流変調させる技術を開発した。現状では周波数50kHzで変調度30%程度を達成している。この周波数のオーダーでは、蛍光寿命値がマイクロ秒オーダーの燐光やランタニド化合物などの遅延蛍光の測定が可能である。また、蛍光位相法を用いて、蛍光減衰波形そのものの取得が可能なフーリエ変換方式蛍光寿命計を独自に考案試作した。蛍光寿命値そのものを算出させる従来の蛍光位相法では、減衰波形の取得は不可能であった。提案手法では、励起周波数を連続的に掃引し、応答波形を逆フーリエ変換することによって蛍光減衰を得る。光源として、紫外LEDおよび、白色LEDを用い、動作確認を行った。この技術は多成分試料の測定に特に有用である。一方光検出手法として、擬似ロックイン方式の光電子増倍管、サブナノ秒ゲート光電子増倍管をそれぞれ独自に考案試作した。さらにこれらのエレメントを落射型蛍光顕微鏡と結合させて、顕微分光測光を実施した。まず、試料としてヒト歯牙の象牙質部分の異なる空間的部位からの蛍光寿命に僅かな差が見られることを確認した。また、ヒト冠状動脈を試料としての蛍光寿命測定を行った。

Research Products

• [Publications] T.Iwata: "Proposal for Fourier-Transform Phase-Modulation Fluorometer"Optical Review. 10・1. 31-37 (2003)
• [Publications] T.Iwata, T.Takasu, T.Araki: "Simple Photomultiplier-Tube Internal-Gating Method for Use in Subnanosecond Time-Resolved Spectroscopy"Applied Spectroscopy. 57・9. 1145-1150 (2003)
• [Publications] T.Iwata, T.Inoue, T.Araki: "Pseudo-Lock-in Light Detection Method for a Gain-Modulated Photomultiplier-Tube"Optical Review. 11・1. 19-23 (2004)