2019 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of Micro Spectrophotometer and Measurement of Single Cell Spectra by Photothermal Optical Phase Shift Detection Method
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17H04883
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
清水 久史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (60631281)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光熱変換分光法 / マイクロ流体デバイス / 吸光光度法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
吸光光度法は化学やバイオの基礎をなす分析法の一つであるが、マイクロ流体チップをはじめとする微小空間では光路長が短いために適用が難しい。そこでマイクロ空間で高感度に吸光度を検出するために光熱変換分光法が研究されてきたが、原理的にレーザを必要とするためにスペクトルの測定は困難であった。一方、研究代表者らは光の分離・干渉を用いて光熱変換効果を検出する光熱変換光位相差（POPS）検出法を独自に開発してきたが、POPS検出法は幾何光学ではなく波動光学に基づいているから、インコヒーレントな光源を用いて誘起した光熱変換効果を検出できるのではないかと着想した。そこで本研究の目的は、マイクロ流体チップに光ファイバを埋め込むことによってPOPS検出を高感度化し、光路長1cmと同等のスペクトル測定を光路長100 umで実現することとする。
前年度に引き続き、検出条件を最適化し、スペクトル測定を実証することを目的とした。デバイスに光ファイバを挿入してUV硬化樹脂で接着し、レーザの波長を変えながら出射光の強度変化を測定することにより干渉を確認した。1時間後および1週間後に再度測定を実施することにより干渉の安定性を評価したが、1時間後の時点で強め合う干渉のピークトップがずれており、何らかの対策を施さなければ安定したPOPS検出は難しいという結論に達した。一方、励起光として波長532nmのレーザを用いて変調周波数の最適値を探索したところ、200Hz付近が最も信号/ノイズ比が高くなるという結果を得た。また、対物レンズの倍率について、10倍よりも4倍の方が信号値が大きかった。低倍の対物レンズの方が測定に有利であることから、励起光として白色光を用いたときにスポット径が大きくなったとしても測定ができる可能性がある。今後、さらに干渉の安定化および条件の最適化を進め、スペクトル測定の実証につなげていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初の予定では2017年度中にデバイスを作製し、2018年度中にスペクトル測定を実証、2019年度は条件最適化および性能評価に取り組む予定であったが、2021年度末の段階でスペクトル測定を実証するに至っていない。これは、2017年度の段階でプローブ光源として使用することを見込んでいた可視光レーザでは干渉が起こらないことが発覚し、赤外の波長可変レーザを用いた追加の検証実験に1年を要したためである。また、2019年度にガラス基板の加工を業者に依頼した際、要求した仕様から大きくかけ離れた製品が納入されたことによって、再加工を依頼することとなり、加えて研究代表者らが実施する追加工の難易度も上昇することとなった。さらに、新型コロナウイルス干渉症の流行による研究室の閉鎖や、実験器具の入手が困難になった影響もあり、2年以上の遅れが発生している。
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| Strategy for Future Research Activity |
文献調査の結果、干渉計の安定化にはヘテロダイン検出法の導入が有効であるという知見を得た。今後、レーザを80MHzで強度変調するのに必要な音響光学変調器を購入し、安定したPOPS検出を目指していく。
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Research Products
(7 results)
