| 研究課題/領域番号 |
22K04961
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
三浦 則明 北見工業大学, 工学部, 教授 (30209720)
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| 研究分担者 |
澁谷 隆俊 北見工業大学, 工学部, 助教 (30713995)
玉田 洋介 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (50579290)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 補償光学 / 開口マスク / 隣接相関 / 生物顕微鏡 / ライブイメージング / 波面計測 / 開口マスキング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
顕微鏡を用いて生きた細胞や組織の内部を観察する場合、混在する様々な構造体によって光波が乱され、観察される像が著しく劣化し、核心的な情報が正しく得られなくなる。これは生物学の研究に大きな支障となっている。これを解決するため、補償光学（AO）を用いて、生物学において不可欠な高解像度での3次元空間＋時間の4Dライブイメージングを実現する。本研究では、生物顕微鏡用AOに適した波面計測法として、天文分野で開発された開口マスキング法の原理を応用した新しい波面計測法を開発し、複雑な3次元物体を明視野で観察する場合でも高精度な波面計測を可能にする。
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| 研究実績の概要 |
開口マスキング補償光学(AO)顕微鏡のための光学系の設計を行った。従来開発してきたAO顕微鏡の波面センサー部分の直前でビームを分割し、コリメートした後開口マスクを通し、再結像させる。その際に必要となるレンズ等のパラメータを決定し、必要な物品を購入した。現在北見工大の実験装置に光学系の追加設置を進めているところである。開口マスク製作すれば比較的早期にAO動作を実現できる状況にある。
開口マスクに空ける孔のパターンとゼルニケ多項式の項数との関連を調べるため、計算機シミュレーションを行った。当初想定していた孔の数、および配置パターンで実験を始めるのが最適であることが分かった。また、これと並行してセンサレス法の実装も行った。開口マスク法では大きな揺らぎに対応できないため、他の方法と併用する必要がある。センサレス法で低次の大きな揺らぎを除去して、その後開口マスク法を適用することを想定している。
上記の研究と並行して、隣接相関を用いた波面推定法の開発も進めた。宇都宮大学で植物の観察実験を行った結果、従来相関に比較して隣接相関を用いた場合の方が安定して波面補償が働くことを確認した。また、興味のある領域のみ用いて波面補償を行うROI選択機能を実装した。この機能を用いれば、サブアパーチャ間の相関がさらに向上することを確認した。全般に、蛍光を用いた実験（テスト物体および植物）は良好な結果が得れれているが、明視野での観察の場合にはさらなる改良が必要となることが分かった。隣接相関による波面補償の原理と植物の観察実験の結果をまとめて、論文として投稿した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究項目ごとに進捗のばらつきはあるが、総合的に見るとおおむね順調と評価している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の研究で得られた知見をもとに開口マスクの製作を進め、開口マスクを用いた波面補償実験を集中的に進める。当初の計画通り2023年度内には植物の観察実験を実施することを目指す。
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