2016 Fiscal Year Annual Research Report
Multimodal Digital Holographic Microscopy for Simultaneous Measurement of 3D Fluorescence and 3D Phase
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15H03580
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
的場 修 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (20282593)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ディジタルホログラフィ / インコヒーレントディジタルホログラフィ / マルチモーダルイメージング / 蛍光イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究実施計画では，（１）偏光依存性２重焦点フレネルレンズの設計と試作，（２）リアルタイム観察系の構築，（３）オートフォーカス機能の向上，（４）HeLa細胞，オオカナダモやヒメツリガネゴケの蛍光・位相同時観察の４項目を挙げた。各項目について本年度の成果を示す。（１）今年度の主要な研究成果として，偏光依存性を有する回折格子付き２重焦点レンズを位相変調型空間光変調素子に実装し，LEDを用いた実験によりインコヒーレントディジタルホログラフィーの実証実験を行ったことが挙げられる。これにより蛍光３次元イメージングの実装に向けた基盤技術を確立した。この技術については学術論文として出版し，特許も出願している。また，位相と蛍光の同時３次元観察に向けて，マルチモーダルディジタルホログラフィーの特徴を生かし，位相３次元分布から得られる距離情報を元に蛍光２次元分布のデフォーカス像の画像回復法を提案した。蛍光ビーズを用いた実験により提案手法の有効性を確認した。（２）細胞観察に向けて，蛍光及び位相のタイムラプス計測のための基盤技術を構築した。具体的には，露光制御，移動制御，自動取り込みである。（３）オートフォーカス機能の向上については，位相情報及び振幅情報を活用した指標を導入し，微粒子計測の位置検出精度向上に取り組んだ。マイクロビーズ100個中81個の抽出に成功した。（４）ヒメツリガネゴケを主に位相・蛍光同時イメージングを行った。
以上の成果を学術論文誌，国内・国際会議で行った。
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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
平成２８年度の実施計画で掲げた４項目全てに着手し，良好な結果を得た。特に，項目（１）の偏光依存性２重焦点フレネルレンズの設計と試作では，位相変調型空間光変調素子の偏光依存性を利用し，回折格子付き２重焦点レンズによるオフアクシスインコヒーンレントディジタルホログラフィー法を新しく考案した。この成果は学術論文として出版するとともに特許として出願済みである。この他に，蛍光及び位相同時イメージング可能なマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡を用いて、ヒメツリガネゴケや生体細胞を用いたイメージングへの応用に取り組んでいることから、「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したインコヒーレントディジタルホログラフィー技術を用いた蛍光３次元イメージングの実証実験を行う。その後、既存の蛍光及び位相同時イメージング可能なマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡に導入し，３次元イメージング系を構築する。タイムラプス可能な系な実験システムの応用として，ヒメツリガネゴケや動物生体細胞に対するイメージングを行う。
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