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非線形ホログラフィック並列細胞操作技術を備えた4次元マルチモーダル顕微鏡

研究課題

研究課題/領域番号 18H03888
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分30:応用物理工学およびその関連分野
研究機関神戸大学

研究代表者

的場 修  神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (20282593)

研究分担者 全 香玉  神戸大学, システム情報学研究科, 助教 (40814778)
粟辻 安浩  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円)
2018年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
キーワードマルチモーダルイメージング / 4次元イメージング / ディジタルホログラフィー / 強度輸送方程式 / 計算機ホログラフィー / マルチモーダル顕微鏡 / 非線形細胞観察技術 / 非線形細胞操作技術 / 蛍光 / 位相
研究成果の概要

非線形ホログラフィック並列細胞操作技術を備えた4次元マルチモーダル顕微鏡の構築に向けて,ディジタルホログラフィーまたは強度輸送方程式を用いて,位相と蛍光情報の空間3次元と時間1次元の同時観察可能な4次元マルチモーダル顕微鏡を構築し,動植物細胞に適用した。さらに計算機ホログラフィーによりマルチ光スポットを形成し,レーザーアブレーション等による並列細胞加工で植物の幹細胞化の誘導可能性を調べる技術を導入した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光技術によるイメージング情報は生命科学や物理学など多くの研究分野の進展に役立ってきた。本研究では,位相と蛍光の2つの物理量を同時に空間3次元と時間1次元の4次元観察することを可能にし,動植物において生きた細胞観察に適用できることを実証した。これらの研究成果は,生命科学研究に有用なツールを提供することに繋がる。また,観察だけでなく植物の幹細胞化誘導に向けた光操作機能を有するシステムが完成すれば基礎研究,応用研究に役立つものと期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 16件、 招待講演 14件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Department of Physics/ChouaibDoukkali University(モロッコ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Centro de Investigaciones en Optica(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Multimodal microscopy: Fast acquisition of quantitative phase and fluorescence imaging in 3D space2021

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan, Manoj Kumar, Sudheesh K Rajput, Yosuke Tamada, Yasuhiro Awatsuji, Osamu Matoba
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      巻: 27 号: 4 ページ: 6800911-6800911

    • DOI

      10.1109/jstqe.2020.3038403

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Digital holographic multimodal cross-sectional fluorescence and quantitative phase imaging system2020

    • 著者名/発表者名
      Kumar M, Quan X, Awatsuji Y, Tamada Y, Matoba O
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 7580-7580

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64028-x

    • NAID

      120006882492

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-shot common-path off-axis dual-wavelength digital holographic microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Manoj Kumar, Xiangyu Quan, Yasuhiro Awatsuji, Yosuke Tamada, Osamu Matoba
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 59 号: 24 ページ: 7144-7152

    • DOI

      10.1364/ao.395001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Common-path multimodal three-dimensional fluorescence and phase imaging system2020

    • 著者名/発表者名
      Kumar M, Quan X, Awatsuji Y, Cheng C, Hasebe M, Tamada Y, Matoba O
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 25 号: 03 ページ: 032010-032010

    • DOI

      10.1117/1.jbo.25.3.032010

    • NAID

      120007017120

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Digital four-step phase-shifting technique from a single fringe pattern using Riesz transform2019

    • 著者名/発表者名
      Tounsi Yassine、Kumar Manoj、Siari Ahmed、Mendoza-Santoyo Fernando、Nassim Abdelkrim、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 14 ページ: 3434-3434

    • DOI

      10.1364/ol.44.003434

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Speckle denoising by variant nonlocal means methods2019

    • 著者名/発表者名
      Tounsi Yassine、Kumar Manoj、Nassim Abdelkrim、Mendoza-Santoyo Fernando、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 号: 26 ページ: 7110-7110

    • DOI

      10.1364/ao.58.007110

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D stimulation and imaging-based functional optical microscopy (SIFOM) of biological cells2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan, Manoj Kumar, Osamu Matoba, Yasuhiro Awatsuji, Yoshio Hayasaki, Satoshi Hasegawa, and Hiroki Wake
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 43 号: 21 ページ: 5447-5450

    • DOI

      10.1364/ol.43.005447

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Multi-wavelength digital holographic microscopy for bio-imaging and applications2020

    • 著者名/発表者名
      Manoj Kumar, Xiangyu Quan, Yasuhiro Awatsuji, and Osamu Matoba
    • 学会等名
      6th Biomedical and Sensing Conference (BISC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable multimodal three-dimensional imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Manoj Kumar, Osamu Matoba, Xiangyu Quan, Yosuke Tamada, Yasuhiro Awatsuji
    • 学会等名
      OSA Imaging and Applied Optics Congress
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超深度ライトフィールド顕微鏡を用いた蛍光ビーズ記録2020

    • 著者名/発表者名
      新家 涼,Sudheesh K. Rajput,全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 空間光変調技術を用いた蛍光顕微鏡2020

    • 著者名/発表者名
      的場 修,全 香玉,Manoj Kumar,粟辻 安浩
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Active 3D fluorescence imaging based on holography2019

    • 著者名/発表者名
      O. Matoba, X. Quan, M. Kumar, Y. Awatsuji
    • 学会等名
      SPIE Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of Plant Cell by Holographic 3D Illumination and Imaging Functional Optical Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kumar, X. Quan, Y. Awatsuji, Y. Tamada, O. Matoba
    • 学会等名
      OSA Digital Holography and 3-D Imaging Topical Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Holographic 3D Stimulation and Observation for Neuroscience2019

    • 著者名/発表者名
      O. Matoba, X. Quan, Manoj Kumar, Y. Awatsuji
    • 学会等名
      Workshop on Information Optics 2019 (WIO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimodal digital holography for live plant cell imaging2019

    • 著者名/発表者名
      O. Matoba, X. Quan, M. Kumar, Y. Awatsuji
    • 学会等名
      SPIE Photonics Asia
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D Fluorescence Imaging Techniques for Biomedical Applications2019

    • 著者名/発表者名
      O. Matoba, M. Kumar, S. K. Rajput, X. Quan, and Y. Awatsuji
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and Related Technologies 2019 (IWH2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimodal imaging based digital holography2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kumar, O. Matoba, X. Quan, S. K. Rajput, and Y. Awatsuji
    • 学会等名
      SPIE Future Sensing Technologies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-shot high-stable common-path off-axis digital holographic microscope2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kumar, X. Quan, Y. Awatsuji, Y. Tamada, O. Matoba
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光オフアクシスデジタルホログラフィーと空間コヒーレンスの考察2019

    • 著者名/発表者名
      全 香玉,マノジ クマー, 柿田 康孝, 的場 修, 粟辻 安浩
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体培養細胞の三次元観察に向けたホログラフィック刺激システム2019

    • 著者名/発表者名
      小管 啓仁,全 香玉,森田 光洋,的場 修
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional imaging based on common-path off-axis incoherent digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      SPIE, Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display 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] Multimodal digital holographic microscopy for simultaneous phase and fluorescence imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan
    • 学会等名
      SPIE, The 4th Biomedical Imaging and Sensing Conference
    • 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] Multi-parameter imaging based on digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Digital Image Processing (ICDIP2018)
    • 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] Multimodal digital holographic microscopy and applications on live cell imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan
    • 学会等名
      The International Conference on 3D Systems & Applications 2018 (3DSA2018)
    • 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] Multi-dimensional digital holographic microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      Optical Design and Testing VIII, Photonics Asia 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] A New Type of Microscopy for Light Stimulation and 3D Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and Related Technologies 2018 (IWH2018)
    • 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] Applications of Digital Holography to Biology and Sound Field Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      PHOTONICS-2018: International Conference on Fiber Optics and Photonics
    • 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] Multi-physical parameter imaging based on digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      17th Workshop on Information Optics (WIO2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 神戸大学システム計測研究室ホームページ

    • URL

      http://www.lab.kobe-u.ac.jp/csi-applied-optics/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] ホログラフィック3次元マルチスポット光刺激装置及び方法2018

    • 発明者名
      的場 修,全 香玉,和氣 弘明
    • 権利者名
      神戸大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-130309
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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