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2017 Fiscal Year Annual Research Report

深部と超解像イメージングに向けた次世代色収差補正

Publicly Offered Research

Project AreaResonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number 16H01440
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

松田 厚志  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究員 (20585723)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords超解像顕微鏡 / 色収差 / ソフトウェア
Outline of Annual Research Achievements

第一に、開発中の色収差補正ソフトウェアの高精度化を行った。特に画像の中の小領域ごとに存在する僅かな色ズレを補正するための画像の周辺部分の蛍光輝度を減弱させ、間違った補正値が得られる頻度を格段に減少させた。さらに、小領域のピクセル数を小さくする代わりに、小領域を少しずつずらす方法によって、補正する領域の区分けを増加し、結果的に補正精度を向上した。

次に、色収差補正に用いられる既存の画像取得法により得られる補正精度を比較した。その結果、顕微鏡法により補正精度が異なることが明らかになった。照明光として平行光を用いる全視野顕微鏡では、チャネル間の漏れ光を利用する方法により最も高い補正精度が得られたのに対し、照明光を集光させる共焦点顕微鏡などでは、ある一つの分子を多色に染め分けたカリブレーション用の生物試料から参照画像を得る方法により最も高い精度が得られた。これらの研究結果をまとめて、Scientific Reportsに発表した。

また、色収差補正を用いた距離測定精度の理論的な計算を行った。その結果、通常の二点間の計測では色収差補正精度が距離測定精度の限界を決定することを明らかにした。さらに、三点目となる参照点を用いて二点間の相対距離を計測すれば、色収差補正精度による距離測定精度の限界を超え、理論的に無限の距離測定精度が得られることを見出した。この実証実験を行った結果、色収差補正の精度より高い約1nmという高い距離測定精度が得られた。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] オックスフォード大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      オックスフォード大学
  • [Int'l Joint Research] St. Jude Children's Research Hospital(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      St. Jude Children's Research Hospital
  • [Int'l Joint Research] LMU Munchen(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      LMU Munchen
  • [Journal Article] Accurate and fiducial-marker-free correction for three-dimensional chromatic shift in biological fluorescence microscopy2018

    • Author(s)
      Atsushi Matsuda, Lothar Schermelleh, Yasuhiro Hirano, Tokuko Haraguchi & Yasushi Hiraoka
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25922-7

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 次世代色収差補正技術2017

    • Author(s)
      松田 厚志
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 68 Pages: 408-409

  • [Presentation] 超解像顕微鏡のアーティファクト低減法の開発2018

    • Author(s)
      松田 厚志
    • Organizer
      光設計研究グループ第64回研究会
    • Invited
  • [Presentation] RNA Transcription and Termination Factors Are Important in Meiotic HomologousChromosome Pairing in S. pombe2017

    • Author(s)
      丁 大橋、岡正 華澄、加藤 由起、長濱 有紀、松田 厚志、森 知栄、近重 裕次、原口 徳子、白髭 克彦、平岡 泰
    • Organizer
      9th INTERNATIONAL FISSION YEAST MEETING
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A new method for three-dimensional chromatic correction for fluorescence microscopy2017

    • Author(s)
      松田 厚志、原口 徳子、平岡 泰
    • Organizer
      The 24th Congress of the International Commission for Optics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生物観察に適応した色収差計測法と補正技術2017

    • Author(s)
      松田 厚志
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2017
    • Invited
  • [Presentation] 回折限界を超えた蛍光顕微鏡で細胞構造を見る2017

    • Author(s)
      松田 厚志
    • Organizer
      第50回日本原生生物学会大会・第1回日本共生生物学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 3D蛍光イメージングの適応的色収差補正2017

    • Author(s)
      松田 厚志
    • Organizer
      Andor Academy
    • Invited
  • [Remarks] 色収差補正ソフトウェア

    • URL

      https://github.com/macronucleus/Chromagnon

  • [Remarks] 情報通信研究機構未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室生物情報グループ

    • URL

      http://www2.nict.go.jp/frontier/seibutsu/CellMagic/index.html

URL: 

Published: 2021-01-27   Modified: 2022-06-16  

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