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ファインバブル解析のための電子線励起発光顕微鏡の開発とその応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H03883
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関静岡大学

研究代表者

川田 善正  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (70221900)

研究分担者 居波 渉  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30542815)
真田 俊之  静岡大学, 工学部, 准教授 (50403978)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワードファインバブル / 光学顕微鏡 / 電子顕微鏡 / 超解像 / 流体解析 / 光計測 / 超解像顕微鏡 / ファイバブル / ソフトマテリアル / ナノ計測 / 光散乱計測 / ナノテクノロジー / カソードルミネッセンス
研究成果の概要

本研究では、液中におけるマイクロ-ナノスケールのファインバブルを高分解能かつ高速に観察可能な電子線励起発光顕微鏡を開発するとともに、コロイド粒子や生体試料など液中のソフトマテリアルを解析する手法を確立することを目的として研究を実施した。マイクロ-ナノスケールのバブルは、その体積に比して表面積が大きく表面電位が高いため、界面での反応活性が高く、液中に長期間存在するとして、新しい応用展開が期待されている。本研究では、集束電子線を液中のバブルに直接照射しプラズマ発光させ、光学顕微鏡の限界を超えた超解像を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、液中におけるマイクローナノスケールのファインバブルを高分解能かつ高感度に観察する電子線励起発光顕微鏡を開発し、さまざまな応用分野へ展開することを目的として、基礎解析およびシステム開発を行なってきた。開発した電子線励起超解像顕微鏡を用いて、水中に浮遊するファインバブルおよび内部にアルゴンガスを含むファインバブルの観察を行った。電子線の照射により、バブルの表面電荷を制御し、その反応活性を 制御することについて検討した。本研究の成果は、これまでは観察が困難であった液中のソフトマテリアルを高分解能で観察する手法として多くの分野への応用展開が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 10件、 招待講演 20件)

  • [雑誌論文] Highly Luminescent YAIO3:Gd3+ Thin Films as a Nanoscale Optical Source for Super-Resolution Bioimating2019

    • 著者名/発表者名
      Mykyta Kolchiba, Wataru Inami, Yoshimasa Kawata
    • 雑誌名

      Optical Material Express

      巻: 9 号: 4 ページ: 1803-1814

    • DOI

      10.1364/ome.9.001803

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Time-Resolved Four-Tap Lock-In Pixel CMOS Image Sensor for Real-Time Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Seo Min-Woong、Shirakawa Yuya、Kawata Yoshimasa、Kagawa Keiichiro、Yasutomi Keita、Kawahito Shoji
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Solid-State Circuits

      巻: 53 号: 8 ページ: 2319-2330

    • DOI

      10.1109/jssc.2018.2827918

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photothermally Active Upconversion Core-Shell NaGdF4:Yb:Tm@Cu Nanostructures: Synthesis and Theranostic Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Ibrahim Khaleelullah Mohamed Mathar Sahib、Tanaka Asahi、Dheivasigamani Thangaraju、Sugimoto Kyohei、Shimura Yosuke、Inami Wataru、Kawata Yoshimasa、Hayakawa Yasuhiro
    • 雑誌名

      Particle & Particle Systems Characterization

      巻: 35 号: 11 ページ: 1800227-1800227

    • DOI

      10.1002/ppsc.201800227

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescence Lifetime Measurement Excited with Ultraviolet Surface Plasmon Resonance2018

    • 著者名/発表者名
      Hanulia Taras、Inami Wataru、Ono Atsushi、Kawata Yoshimasa
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 427 ページ: 266-270

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2018.06.069

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial resolution and cathodoluminescence intensity dependence on acceleration voltage in electron beam excitation assisted optical microscopy using Y2O3:Eu3+ film2017

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Nakanishi, Hiroko Kominami,Yoshimasa Kawata,Wataru Inami,Atsushi Sugita,Masashi Kamiya
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 182 ページ: 212-215

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Phase Imaging by Optimized Asymmetric Illumination2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Suzuki, Mayumi Odaira,Hisashi Ohde,Yoshimasa Kawata
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 56

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-modal imaging of HeLa cells using a luminescent ZnS:Mn/NaGdF4:Yb:Er nanocomposite with enhanced upconversion red2016

    • 著者名/発表者名
      Dheivasigamani Thangaraju, Yuriko Masuda, Ibrahim Khaleelullah Mohamed Mathar Sahib, Wataru Inami, Yoshimasa Kawata, Yasuhiro Hayakawa
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 6 ページ: 33569-33579

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell structure imaging with bright and homogeneous nanometric light source2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Fukuta, Atsushi Ono, Yasunori Nawa, Wataru Inami, Yoshimasa Kawata, Susumu Terekawa
    • 雑誌名

      Biophotonics

      巻: 9 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Label-free cellular structure imaging with 82 nm lateral resolution using an electron-beam excitation-assisted optical microscope2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Fukuta, Yuriko Masuda, Wataru Inami, Yoshimasa Kawata
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 ページ: 16487-16495

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct optical measurements of far- and deep- ultraviolet surface plasmon resonance with different refractive indices2016

    • 著者名/発表者名
      Koji Watari, Takeyoshi Goto, Masakazu Kikawada, Wataru Inami, Yoshimawa Kawata, Yukihiro Ozaki
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 ページ: 21886-21896

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] High Resolution Bio-imaging of Non-Stained Cells with Electron Beam Excitation2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata
    • 学会等名
      5th International Conference on Nanoscience and Nanotechnology (ICONN2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Resolution Bio-Imaging of Non-Stained Cells with Electron Beam Excitation2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata
    • 学会等名
      Joint Student Scientific Seminar Between Faculty of Engineering & Physics of Amur State University, Russia and Faculty of Engieering of National University Corporation Shizuoka University, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子線励起アシスト超解像顕微鏡2019

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      第45回冬期講習会「光と生命科学」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光を用いた超解像バイオイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      東三河・浜松地区高大連携協議会フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子線励起蛍光顕微鏡2019

    • 著者名/発表者名
      川田善正、居波 渉
    • 学会等名
      マイクロビームアナリシス 第141委員会 第175回 研究会資料 日本学術振興会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子線励起による超解像光学顕微鏡2019

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      特定非営利活動法人 日本フォトニクス協議会, JPC アカデミック・パートナーシップ・ゼミナール (APS) 第5回 「静岡大学 -次世代イメージングを目指したひかり技術-」のご案内
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron Beam Addressable Potentiometric Sensor for Ion Distribution Imaging with High Resolution2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru Inami, Kiyohisa Nii, Satoru Shibano, Yoshimasa Kawata
    • 学会等名
      The 4th Biomedical Imaging and Sensing (Bisc2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Spatial Resolution Ion Imaging with Potentiometric Sensor Using an Electron Beam2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru Inami, Kiyohisa Nii, Satoru Shibano, Hikaru Tomita, Yoshimasa Kawata, Yuji Miyahara
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Nano Electronics Research Education 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optics and Photonics2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata
    • 学会等名
      Intensive Course at National Taiwan University of Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオイメージングのための超解像顕微鏡の開発2018

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      浜松工業会 東京支部総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 結像の評価と近接場光学2018

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      2018光応用技術研修会テキスト
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子線励起による超解像光学顕微鏡(EXA)の開発2018

    • 著者名/発表者名
      川田善正、居波 渉
    • 学会等名
      第23回 福井セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深紫外プラズモニクスと高感度バイオイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      光とレーザーの科学技術フェア2018」レーザーセミナー講演予稿集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 紫外領域における表面プラズモン共鳴の現象研究とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      川田善正
    • 学会等名
      平成30年度多元技術融合光プロセス研究会第4回研究交流会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子線励起局在プラズモンを用いた蛍光の発光増強2018

    • 著者名/発表者名
      川田 善正,居波 渉,小野 篤史,山本 達也
    • 学会等名
      情報フォトニクス研究会第12回関東学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電子線産卵解析による3次元構造の測定2018

    • 著者名/発表者名
      川田 善正,居波 渉,山内 秀介
    • 学会等名
      情報フォトニクス研究会第12回関東学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High Resolution Imaging with Electron Beam Assisted (EXA) Micrscopy for Bio Technology2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata,Wataru Inami,Masahiro Fukuta
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Advanced Laser Technologies (ALT’17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly Luminescent YAP Thin Films as Nanoscale Optical Source for Ultra-High Resolution Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata,Wataru Inami,Mykyta Kolchiba
    • 学会等名
      The 78th JSAP Autumn Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High Resolution Optical Microscopy for Bio-Imaging with Electron Beam Excitation2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata, Masahiro Fukuta, Wataru Inami
    • 学会等名
      Global Nanophotonics 2016
    • 発表場所
      大阪府立国際会議場(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Resolution Imaging with Electron Beam Excitation2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata, Masahiro Fukuta, Wataru Inami
    • 学会等名
      International Symposium on Optical Memory 2016
    • 発表場所
      京都リサーチパーク(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deep-UV Plasmonics for High Senstive Bio-Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata, Mazakazu Kikawada, Atsushi Ono, Wataru Inami
    • 学会等名
      15th Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics
    • 発表場所
      Far Eastern State Transport University, Khavarovsk, Russia
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deep-UV Surface Plasmon for Bio-Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata, Mazakazu Kikawada, Atsushi Ono, Wataru Inami
    • 学会等名
      SCIX2016
    • 発表場所
      Hyatt Regency Hotel, Minneapolis, MN, USA
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sensitive Imaging of Organellas in Label-Free Cells by Surface Plasmon Resonance in Deep-Ultraviolet Region2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Kawata, Mazakazu Kikawada, Atsushi Ono, Wataru Inami
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics UV and Higher Energy Photonics
    • 発表場所
      San Diego Convention Center, San Diego, California, USA
    • 年月日
      2016-08-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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