2020 Fiscal Year Annual Research Report
近赤外光ガイドスター波面シェイピングによるマウス脳最深部での神経狙い撃ち制御
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19K16188
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
渋川 敦史 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 特任助教 (80823244)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 波面整形 / ホログラフィ / 空間光変調 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，マウス脳の散乱応答変化(サブミリ秒)に追随できるような「高速波面整形システム」の基盤デバイスとして，MHzクラスのフレームレートを有する一次元空間光変調器(1D-SLM)を提案・開発した．シリンドリカルレンズによってライトシートビームを作成し，これをデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の一列上に照射する．さらに，このライトシートビームを共振器ミラーによって横方向に高速走査することで，DMD上の各列に表示される一次元波面分布が高速時系列変調される．この原理によって，最大20MHzのフレームレートが達成可能になる．提案1D-SLMの実験実証を既に完了させ，現時点で最大6MHzのフレームレートを達成した．この記録は，現状世界最速のSLMのフレームレート350kHz(Omer Tzang et al., Nat. Photon. 2019)と比べて，およそ17倍に相当する(第58回日本生物物理学会年会で成果発表，学術論文は準備中)．この世界最速1D-SLMは，高速波面整形システムの基盤デバイスになるだけではなく，「超高速スペクトル整形」や「超高速3D光スポット走査」などにも応用が可能である．すなわち，本開発技術は，今後シーズ技術として，様々な分野に波及していくことが期待される．一方で，「1D-SLMの開発に予想以上に時間を要したこと」や「コロナ禍における大学の閉鎖」等が影響し，当初予定していた「高速波面整形システムの構築」を完了させることができなかった．従って，今後は，光検出器・制御用PC・DMD間のデータ転送を遅延なく処理できるプログラムコードを作成し，マウス脳の散乱応答変化に対応できるような高速フィードバックループを完成させる．その後，生きたマウス脳に高速波面整形システムを適用し，マウス脳深部での光スポット生成に挑戦していく．
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