構造化照明を利用した超解像ラマンイ分光イメージング技術の開発

• 研究課題/領域番号: 26286063
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤田 克昌 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362664)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: ラマン顕微鏡 / ラマン分光 / 超解像顕微鏡 / 構造化照明 / ラマン散乱 / 光学顕微鏡

研究成果の概要

本研究では、試料の無標識分析観察が可能なラマン散乱顕微鏡の空間分解能の向上をを目的とし、構造化ラマン照明法を用いたラマン散乱顕微観察法の開発を行った。開発した顕微鏡を用い、ポリスチレン、PMMA等のポリマー粒子、グラフェン、グラファイト等のカーボン材料、脂質組織等の生体材料のラマン散乱観察において従来法よりも1.8倍、理論限界よりも1.5倍の空間分解能の向上を達成した。

研究成果

• [国際共同研究] イエナ大学(ドイツ)
• [国際共同研究] 国立台湾大学(台湾)
• [国際共同研究] ストラスクライド大学(英国)
• [国際共同研究] イエナ大学(ドイツ)
• [国際共同研究] 国立台湾大学(台湾)
• [雑誌論文] Protein expression guided chemical profiling of living cells by hybrid fluorescence-Raman microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Liang-da Chiu , Taro Ichimura , Takumasa Sekiya , Hiroaki Machiyama , Tomonobu Watanabe , Hideaki Fujita , Takeaki Ozawa, Katsumasa Fujita
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 43569-43569
  • DOI: 10.1038/srep43569
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-label immune cell state prediction using Raman spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura, Liang-da Chiu, Katsumasa Fujita, Hiroaki Machiyama, Tomoyuki Yamaguchi, Tomonobu M. Watanabe, and Hideaki Fujita
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 37562-37562
  • DOI: 10.1038/srep37562
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 構造化照明顕微鏡による高解像ラマンイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 梢, 藤田克昌
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 44 ページ: 648-652
  • NAID: 130007957249
  • 査読あり
• [雑誌論文] Follow-up review: Recent progress in the development of super-resolution optical microscope (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 65 号: 4 ページ: 275-281
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfw022
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed Raman imaging of cellular processes (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun Ando, Almar F Palonpon, Mikiko Sodeoka, Katsumasa Fujita
  • 雑誌名: Current Opinion in Chemical Biology 巻: 33 ページ: 16-24
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2016.04.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structured line illumination Raman microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Palonpon AF, Smith NI, Chiu LD, Kasai A, Hashimoto H, Kawata S, Fujita K.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 号: 1 ページ: 10095-10095
  • DOI: 10.1038/ncomms10095
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 超解像光学顕微鏡の原理と医療応用に向けた課題 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 雑誌名: 光技術コンタクト 巻: 53 ページ: 31-36
• [雑誌論文] 光学顕微鏡 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 雑誌名: 病理と臨床 巻: 33 ページ: 531-539
• [学会発表] Raman microscopy for molecular imaging of biological samples (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: ICAVS-9
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Raman microscopy for molecular imaging of cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Raman Fest
  • 発表場所: West Lafayette, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Improvement of spatial and spectral resolution in Raman microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC) 2017
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Raman microscopy for molecular imaging of living cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松
  • 招待講演
• [学会発表] ラマン散乱顕微鏡における超解像 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Raman imaging of molecular dynamics during cellular events (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: SPIE 2017 Nano-Bio Sensing, Imaging & Spectroscopy
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structured illumination microscopy for vibrational molecular imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: Kozue Watanabe, Almar F. Palonpon, Nicholas I. Smith, Liang-Da Chiu, Atsushi Kasai, Hitoshi Hashimoto, Satoshi Kawata, Katsumasa Fujita
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Toward Label-Free Super-Resolution Imaging with Raman Microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: A.F. Palonpon, K. Watanabe, Y. Yonemaru, N.I. Smith, L.-d. Chiu, S. Kawano, A. Kasai, H. Hashimoto, S. Kawata, K. Fujita
  • 学会等名: Focus on Microscopy 2016
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2016-03-21
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of spatial- and temporal-resolution in Raman microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Japan-Taiwan Medical Spectroscopy International Symposium (14th Annual Meeting of the Japan Association of Medical Spectroscopy)
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ラマン散乱による細胞分析イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤潤, 藤田克昌
  • 学会等名: 電子情報通信学会 第36回POC研究会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所（池田市）
  • 招待講演
• [学会発表] ラマン散乱を利用した高解像度分子イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 日本光学会 ナノオプティクス研究グループ 第23回研究討論会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] ラマン散乱を用いた顕微分析イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 高分子学会 高分子表面研究会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 招待講演
• [学会発表] ラマン散乱を用いた生体イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤潤, 藤田克昌
  • 学会等名: 電気通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] Raman miroscopy beyond the limit (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: SCIX 2016
  • 発表場所: Minneapolis, USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ラマン顕微鏡：分光分析とイメージングとの融合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
  • 発表場所: もてなしドーム地下イベント広場（金沢）
  • 招待講演
• [学会発表] 顕微鏡の限界を超える：超解像顕微鏡とラマン散乱顕微鏡 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 組織細胞化学会総会
  • 発表場所: 杏林大学（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] 構造化ライン照明顕微鏡による高分解能ラマンイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺梢, Almar F. Palonpon, Nicholas I. Smith, Liang-da Chiu, 笠井淳司, 橋本均, 河田 聡 , 藤田克昌
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan
  • 発表場所: 筑波大学（東京）
• [学会発表] Super-resolution microscopy using nonlinear light emission (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Workshop on microscopy, biology, medicine, and advanced CMOS imagers
  • 発表場所: Hamamatsu
  • 年月日: 2015-11-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Raman microscopy: chemical and analytical imaging of biomolecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: IEEE CPMT Symposium Japan
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement of the lateral resolution of Raman microscopy by use of structured illumination (2015)
  • 著者名/発表者名: Almar F Palonpon, Kozue Watanabe, Nicholas Smith, Liang-da Chiu, Atsushi Kasai, Hitoshi Hashimoto, Satoshi Kawata, Katsumasa Fujita
  • 学会等名: JSAP-OSA Joint Symposia 2015
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] 超解像顕微鏡 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌
  • 学会等名: 第51回夏期セミナー
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Super-resolution confocal microscopy using nonlinear optical emission (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: nternational Symposium on Surface Topography & Optical Microscopy 2015
  • 発表場所: Harbin
  • 年月日: 2015-07-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chemical imaging of living cells by Raman microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: OSK Biophotonics symposium
  • 発表場所: Gyeongju
  • 年月日: 2015-07-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular imaging of cells by Raman scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Advanced Microscopy Meeting - Super Resolution in Different Dimensions
  • 発表場所: Moscow, Russia
  • 年月日: 2015-06-01 – 2015-06-03
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular imaging of cells by using Raman scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: 第10回日本分子イメージング学会 学術集会
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京
  • 年月日: 2015-05-20 – 2015-05-21
  • 招待講演
• [学会発表] Raman microscopy for molecular imaging of cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Applied Optics and Photonics, China
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-05-05 – 2015-05-07
  • 招待講演
• [学会発表] Raman microscopy using structured line illumination (2015)
  • 著者名/発表者名: Kozue Watanabe, Almar F. Palonpon, Nicholas I. Smith, Liang-da Chiu, Atsushi Kasai, Hitoshi Hashimoto, Satoshi Kawata, and Katsumasa Fujita
  • 学会等名: Focus on Microscopy 2015
  • 発表場所: Goettingen, Germany
  • 年月日: 2015-03-29 – 2015-04-01
• [学会発表] アルキン標識イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌、安藤淳、袖岡幹子
  • 学会等名: 日本分光学会赤外ラマン分光部会
  • 発表場所: 大阪大学、豊中市
  • 年月日: 2015-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] High-resolution hyperspectral Raman imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Kastsumasa Fujita, Kozue Watanabe, Jun Ando
  • 学会等名: The 45th Winter Colloquium on the Physics of Quantum Electronics
  • 発表場所: Snowbird, USA
  • 年月日: 2015-01-05 – 2015-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a high-resolution and polarization-sensitive Raman microscope (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsumasa Fujita
  • 学会等名: SCIX2014
  • 発表場所: Reno, USA
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-10-03
  • 招待講演
• [図書] １分子ナノバイオ計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田克昌 （分担執筆）
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 化学同人
• [備考] Katsumasa Fujita
  • URL: http://lasie.ap.eng.osaka-u.ac.jp/ap1g1kat/index_j.html
• [備考] 藤田克昌
  • URL: http://lasie.ap.eng.osaka-u.ac.jp/ap1g1kat/index_j.html
• [産業財産権] ラマン顕微鏡及びラマン散乱光観察方法 (2014)
  • 発明者名: 藤田克昌, 渡辺 梢, 河田 聡
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-165760
  • 出願年月日: 2014-08-18