2023 Fiscal Year Research-status Report
高次生命現象を担う多臓器間シグナル伝達計測のための独立多視点同時高速画像法の開拓
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21K18323
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
本藏 直樹 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (40518081)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Keywords | 非線形光学顕微鏡 / 生体組織間シグナル伝達 / 多視点同時計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物における生命維持の分業システムである多臓器の関与する生命現象を明らかにするためには、生きた同一個体のさまざまな組織の生理機能をリアルタイムで連続的に捕捉する方法論が求められている。特に、分子・細胞レベルの空間解像度を持つ超高速顕微鏡による画像取得は、生体内で起こる迅速な生命反応を高い時空間解像度で記録し、さらに多次元情報を含む画像として保存できるため、これまでも生命現象の記録において重要な役割を果たしてきた。しかし、現状の最新非線形光学顕微鏡を用いた生体光イメージング技術でも、観察領域は極めて限定的であり、最大で1mm^2程度の範囲での反応しか記録できない。したがって、現在の計測技術では、多臓器が同時に機能する現象において、各組織の活動を同時に記録することはほぼ不可能である。
そのため、多視点を同時に計測する技術を開発することで、同一個体の組織を時間遅れなく様々な生体情報通信を見いだすことが可能となる。そこで現在複数の対物レンズを個体の複数の観察領域に設置して、その対物レンズに1-80MHz のパルス光をそれぞれの対物レンズへと分配するシステムを構築している。その際共振型EO素子を用いて80MHz（12.5 ns）の種光源を2つの対物レンズに40MHzのパルス光として分配することに成功している。しかしこれを生体観察に用いるためには、長期間の安定性が必要となるが、現状熱による最適周波数や電圧値の最適値の変動により維持することが出来ていない。これを生体イメージングへ適用するために、大型ポッケルスセルへの移行と熱安定性を重視するために回路設計から見直し、現在液体循環冷却方式と組み合わせて再設計をおこなっている。またこれを複数配置することで、少なくとも4カ所の組織までは対応できることを簡易装置にて確認をおこなった。
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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
超高速分光によるビーム分配と、複数の対物レンズへの入射光学経路は確保されている。これに長期安定性を実現し、複数の分配光学系を設置することで最終目標に到達できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
すでに超高速分光の手法を用いてビームの振り分けまでは進行しているものの、先述した熱安定性に関する問題により、生体多視点計測を長期間実現するところで、装置の再設計をおこなう必要が出てきた。現在その解決のための回路および光学素子の設計図をすでに完成しているため、それに必要な物品の納入を待って長時間の生体多視点計測の実現を目指している。
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| Causes of Carryover |
熱安定性を向上させるため光学素子および半導体計測機器などの納期が1年となり次年度へ繰り越さざる負えなくなった。当初の計画内容はすでに実現できており、それを真に使える技術へと発展させるために2024年度も継続して推し進めていく予定である。
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