| Project/Area Number |
23K25187
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| Project/Area Number (Other) |
22H03933 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石島 歩 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80822676)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
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| Keywords | 細胞イメージング / 分光計測 / 非弾性散乱光 / 非弾性散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，光の非弾性散乱を活用することで細胞の様々な特性の高速，ラベルフリーかつ非侵襲なイメージングを実現することで，新たな診断基軸とした細胞診断法を実現することにある．1細胞レベル以下の空間分解能を有しながら，多量の細胞群に対して多変量統合解析を可能とし，生命現象の詳細な理解を促進するとともに，疾患の原因解明や新規診断治療法の創出につなげ，健康長寿社会の実現に貢献する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，光の非弾性散乱を活用することで細胞の様々な特性の高速，ラベルフリーかつ非侵襲なイメージングを実現することで，新たな細胞診断法を実現することを目的に研究を実施している．1細胞レベル以下の空間分解能を有しながら，多量の細胞群に対して多変量統合解析を可能とし，生命現象の詳細な理解を促進するとともに，疾患の原因解明や新規診断治療法の創出につなげ，健康長寿社会の実現に貢献する．研究期間内における目標値として空間分解能＜1 μm，画像取得時間＜ 30 msを達成するラベルフリーイメージング技術を確立することで，100 cells/sの解析速度を有する多変量同時解析イメージング型サイトメーターを開発する．
研究項目として，1）顕微分光システムの開発，2）三次元細胞イメージング，3）顕微イメージング分光フローサイトメーターの開発を設定している．昨年度に研究機関の異動があったため，本年度は新組織で構築した顕微分光システムの動作確認，非生物試料のイメージング，顕微分光システムの高速化に関わる技術開発に取り組んだ．技術開発の具体的な内容としては，プローブ光を空間光変調器を用いて波形整形することで，スペクトル毎の光強度を変調し，従来よりも計測速度を高速化した．ここで，所望の波形に整形するために，空間光変調器と分光器の間にフィードバックループを組んだ．構築したシステムを用い，薄膜試料のイメージングを行い，計測速度が向上したことを実験的に示した．加えて，光波形整形による高速化に関する理論検討を行い，光波形整形を行うことで50倍以上の高速化が見込めることを示めした．
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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
研究項目として，1）顕微分光システムの開発，2）三次元細胞イメージング，3）顕微イメージング分光フローサイトメーターの開発を設定している．昨年度に研究機関の異動があったため，本年度は新組織で構築した顕微分光システムの動作確認，非生物試料のイメージング，顕微分光システムの高速化に関わる技術開発に取り組んだ．技術開発の具体的な内容としては，プローブ光を空間光変調器を用いて波形整形することで，スペクトル毎の光強度を変調し，従来よりも計測速度を高速化した．ここで，所望の波形に整形するために，空間光変調器と分光器の間にフィードバックループを組んだ．構築したシステムを用いた薄膜試料のイメージングを行い，計測速度が向上したことを実験的に示した．加えて，光波形整形による高速化に関する理論検討を行い，光波形整形を行うことで50倍以上の高速化が見込めることが示唆された．
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは，本年度の理論的検討において明らかとなったイメージング速度の向上率を実験的に実証する．そのためには，一部の光学設計と制御プログラムを見直し，システムの改良を行う必要がある．システムの改良を迅速に終え，細胞イメージング実験に移ることを予定している．その後，年度内に研究結果を論文発表することを目標にする．加えて，分子イメージングが可能なシステムを導入し，細胞の多変量解析できる基盤を作り上げる．
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