| 研究課題/領域番号 |
21H01393
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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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
渋川 敦史 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (80823244)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
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| キーワード | ホログラフィ / バイオイメージング / 光散乱 / 波面整形 / 生体計測 / 生体イメージング / 光遺伝学 / 空間光変調 / マウス脳 / 生体深部計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物個体における生命現象を細胞スケールの分解能で観察・操作する場合，光学顕微鏡が必要になる．しかしながら，一般の光学顕微鏡において，横方向(x-y)のアクセス領域(視野)は，対物レンズによって1mm×1mmに制限される．また，深さ方向(z)のアクセス領域は，生体組織の散乱現象によって1mmに制限される．本研究では，光散乱をコントロール可能にする「コンプレックス波面整形」と光散乱を劇的に抑制する「近赤外光照射」の組み合わせによって，このようなアクセス領域の制限を突破する．また，解析的モデルやモンテカルロシミュレーションを通じて，「近赤外光領域で動作するコンプレックス波面整形」の理論を構築する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、生体組織において、光スポットを生成可能な「深さ範囲」および「横方向の範囲（視野）」の従来限界を劇的に改善することを研究目的としている。前者においては、基盤デバイスとしての超高速空間光変調器の開発、および、開発空間変調器を用いた高速波面整形システムの構築に成功した。しかしながら、マウスの脳へ開発技術を応用する段階には至らなかった。後者においては、当初の研究計画通り、超高速な散乱レンズの開発に成功し、視野5mmと空間分解能0.5μmの性能を兼ね備えた生体イメージング技術を実現できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
要素技術として開発した超高速空間光変調器は、従来の液晶変調器やデジタルミラーデバイスと比べて、約1000倍高速な平均リフレッシュレート10MHzを実現しているため、光学研究における基盤デバイスの大幅な性能向上を果たしたと言える。また，現状において世界最速の空間変調器であるGrating light valveの変調速度（350kHz）と比較して，開発変調器は約30倍の変調速度を誇る．開発空間光変調器は、本研究の目的を達成するための要素技術としてだけはなく、大面積のパノラマプロジェクタ，超高速光リソグラフィなどへの応用が期待できます。
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