2019 Fiscal Year Research-status Report
実時間コンフォーカル位相差顕微鏡の開発と組織細胞観察
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19K12769
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
日坂 真樹 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 准教授 (40340640)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光学顕微鏡 / 共焦点顕微鏡 / 位相差顕微鏡 / 円環状光検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光学顕微鏡は病理検査や細胞診検査にいうて重要な組織観察法として古くから使用されているが，現代においても先端かつ重要な研究分野の１つとして学術的にも位置付けられている．特に，近年ではiPS細胞（人工多能性幹細胞）や細胞シート評価における位相差観察の手法として重要性が増している．本研究課題では，能動的画像処理を融合することで，観察試料の振幅と位相コントラスト像の分離観察や球面収差などの回転不変型収差の無収差観察，光散乱や高次回折光による非線形結像光の低減・除去，などの特徴を有する新たな共焦点位相差顕微鏡の開発を進めている.
本研究課題で構築する光学顕微鏡は，傾斜照明による位相物体の回折特性を積極的に利用し，フーリエ空間において空間周波数抽出フィルタを適用することで屈折率構造のみを選択的に分離観察できる点や，8の字状周波数フィルタで画像再生に必要な線形結像光のみを抽出することで生体組織内で発生する多重散乱光や高次回折光の多くを除去可能な点に特徴がある．本顕微鏡の構築と評価は表層組織深部に発生した癌細胞などの早期発見や早期診断が可能となる新しい医療診断機器の開発に貢献できると期待される．
本年度は共焦点位相差顕微鏡の構築と高速走査装置および高速光検出器の組み込みを目的として研究を進めてきた。まず，既存システムの光検出システム前面にピンホールを配置し，輪帯照明を用いた共焦点位相差顕微鏡を構築した．乾燥系対物レンズでピンホールに集光し，その透過光が形成する円環状光強度分布を光検出した．また，この円環状光強度を高速光検出するために，円環状基板に40個の高速光検出器を9°間隔で配置した高速円環状光検出器を試作し，デジタル制御にて順次光検出できることを実験的に確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題において重要な装置の一つである高速円環状光検出器を開発している．現状では40個の高速光検出器を円環状に配置した円環状光検出器を試作し，動作確認してる．しかしながら，本手法では，120分割程度の円環状光検出器が必要であると見積もっているが，光検出器の大きさと演算増幅器（オペアンプ）などの周辺回路群の集積度により試作する円環状光検出器の仕様を改善中である。この結果，高速走査用のガルバノミラーを仕様を決定できない状況であり，研究の進捗がやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在策定中の円環状光検出器の仕様を決定し，それに対応するガルバノミラーの購入手続きを早急に進める．試作した円環状光検出器の性能を評価し，試料へのビーム走査速度と信号取り込み速度の高速化を測る．その後，当初予定の弱位相構造を持つ微粒子を用いた構築顕微鏡の性能を評価する．また，位相マッピング法を用いた強位相物体の位相構造に対しても定量評価するところまで実施する．しかしながら，現状の進捗状況を考慮すると，当初予定していた結像理論による理論的評価の検討は次年度に遅れる予定である．
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| Causes of Carryover |
「実時間コンフォーカル位相差顕微鏡の開発と組織細胞観察」において，本年度は主に，共焦点位相差顕微鏡の構築と高速走査装置および高速光検出器を実施しており，特に高速走査のための高速光検出器の開発を行なっている．しかしながら，円環状に配置したフォトダイオード（光検出器）の製作と制御において仕様の再考により，試作に若干の遅れが生じている状況である。そのため，高速走査するための2次元ガルバノミラーの仕様を決定できず，物品購入の手続きが滞っている状況である．
円環状光検出器の仕様を早急に決定し，2次元ガルバノミラーや光学部品の購入手続きをする。また，円環状光検出器からの信号を高速シリアル計測可能な情報機器および信号取り込みボードの購入も早急に進める．
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Research Products
(3 results)
