レーザを用いる細胞生命工学用アクチュエータシステムの研究開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62850072
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 稲場 文男 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (90006213)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 俊一 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30162431) ; 伊藤 弘昌 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20006274)
• Keywords: レーザ光精密照射 / レーザ顕微鏡 / 生体細胞 / 圧電素子制御

Research Abstract

本研究はレーザ光の有する優れたコヒーレント特性を十分に活用して、種々の単一生体細胞や微小生体組織を対象とする新しい超精密アクチュエータシステムの研究開発を行うことを目的とするものである。本年度は前年度に試作研究を行った超精密試料設定設置をもとに、レーザ光導光系の設計試作を行い、数多くの個別的生体細胞の高速処理に必要なレーザ光出力やパルス繰り返し周波数などの最適化を計るために研究を進めた。使用するレーザとしては生体細胞に鋭的な微細加工を施すために、できるだけ熱作用が少なく光化学作用の効果の大きい紫外域のパルス発振レーザを選択した。そのため通常の対物レンズは使用できず、本研究では紫外域で高い透過率を有するものを利用することにした。レーザ光導光系はレーザ光を高性能顕微鏡内に正確に導くための2枚の反射鏡、試料面上でできるだけ最小のスポット径を得るためのビームエクスパンダーおよび紫外域の集光用対物レンズ系からなっている。ビームエクスパンダーはレーザ光のビーム径を広げるとともに、レーザ光の広がり角度を精密に調節する役割を果たしている。これによりコヒーレンシイの比較的低いパルスレーザ光に対して、開口数が0.40の対物レンズでも試料面上で通常直径約2μm、最適な場合には約1μmのスポット径を得ることが可能となった。以上のシステムを用いて生体細胞内試料へのレーザ光の微小照射実験を行った。その結果、モニター上に同時に映し出された複数個の生体細胞の核付近をライトペンで順次マークすると、超精密圧電素子制御の顕微鏡ステージの駆動に伴って予め設定した条件で、自動的にレーザ光照射の行われることが確認された。今後はシステム工学ならびに生体工学的観点から検討をさらに進めて、細胞生命工学用の超精密アクチュエータシステムとしての有効性と実用性を実証するつもりである。

Research Products

• [Publications] 佐藤俊一: 光学. 5. 220-227 (1988)
• [Publications] 佐藤俊一: 日本レーザー医学会誌. 9. 35-42 (1988)
• [Publications] 牧野和浩: 日本レーザー医学会誌.
• [Publications] 木村正人: 日本レーザー医学会誌.
• [Publications] 牧野和浩: 医用電子と生体工学. 27. (1989)
• [Publications] 木村正人: 医用電子と生体工学. 27. (1989)