| 研究課題/領域番号 |
20H02165
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
新井 泰彦 関西大学, システム理工学部, 教授 (80131415)
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| 研究分担者 |
青柳 誠司 関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)
前 泰志 関西大学, システム理工学部, 教授 (50304027)
多川 則男 関西大学, 先端科学技術推進機構, 研究員 (50298840)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 超解像顕微鏡 / 装置のコンパクト化 / スペックル干渉計測法 / 位相検出 / シミュレーション解析 / レーリー規準 / バイオ研究 / 超解像 / Rayleigh criterion / スペックル干渉計測 / 顕微鏡 / 三次元計測技術 / コンパクト化 / 完全光学系 / 散乱光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
蛍光物質を用いた超解像顕微鏡等の技術により微細組織の観察が行われているものの，これらは生物の動的実環境下で利用できない問題がある．
本研究では，20年来スペックル干渉計測の高分解能化の技術開発に従事してきた研究代表者が，既に研究雑誌に報告した測定原理に基づき，スペックル干渉計を改良し，測定対象からの散乱光の位相情報を高分解能に解析することによって回折の影響を回避することが可能な実用に供する超解像顕微鏡システムの開発を目的としている．
この顕微鏡は生物観察において必要不可欠な大気中での動的二次元画像の観察が可能であることより，バイオ 研究の発展に寄与することが期待されるものである
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| 研究成果の概要 |
本研究の基盤技術として位置付けていたスペックル干渉計測技術のもとで開発したプロトタイプ超解像光学干渉計をバイオ分野での利用を可能とするために、光学素子を三次元に配置し、かつアクティブ除振台を利用することで、生体観測が可能なコンパクト超解像観察光学系へと改良、発展させた。
この改良により、生体の生態観測を可能とした。加えて、この光学系を用いたマイクロ領域での観察を円滑に行うための装置をMEMS技術を用いて開発した。さらに、本測定技術の測定限界についての議論を行った。この議論において超解像の実現において長年、光学的に困難であると信じられていたレーリー規準についての新たな見解を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオ分野の研究が進展するに従い、生体を生きたままに観察する技術が強く求められている。特に、超解像技術を必要とする手法の開発は、2014年のノーベル化学賞を受賞した超解像顕微鏡の開発に見られるようにバイオ研究では必要不可欠な技術となっている。
本研究では、100年を超えて光学顕微鏡では超えることができないと考えられていた回折限界を超える微細構造物の観察を光の強度分布の観察ではなく、位相分布の観察によって実現可能であることを示した。
今後本成果を基に新たな光学顕微鏡による生体観察のための超解像顕微鏡の開発が期待され、それらの顕微鏡を用いた新たなバイオ分野の研究が深化することが期待できる。
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