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超高分解能光学顕微鏡の開発と応用

公募研究

研究領域膜超分子モーターの革新的ナノサイエンス
研究課題/領域番号 21023018
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関中央大学

研究代表者

上村 慎治  中央大学, 理工学部, 教授 (90177585)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2010年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2009年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
キーワード高分解能光学顕微鏡 / 全反射蛍光顕微鏡 / ベン毛軸糸 / 暗視野照明光学系
研究概要

本研究では、本来は全反射型顕微鏡用に開発された高開口数の対物レンズと,高開口数の油浸暗視野コンデンサを併用することで、生体試料の詳細構造を高分解能で(~100nm)観察できる顕微鏡を作成することを目指す。近年のsuper-resolution顕微鏡は蛍光色素を使ったものであるが,ここでは透過型の照明法(環状照明法)で通常の生体試料の観察の可能な光学系開発を目指している。本年度は、装置の組み立てと性能評価を行うためのシステムを組んだ。光源は、超高圧水銀灯を用い、波長435nmの輝線波長光(対物レンズの透過性能上の限界)を用いた.開口数1.45の対物レンズを使用し,高精度画像取り込み装置を設置(高解像度高感度冷却CCDカメラ)し、通常は無効倍率とされる高倍率での画像取り込み(5~10nm/pixel)を行った.その結果,100nmの分解能まではまだ達していないが,135nm近辺までの空間周波数帯域までの記録ができることが確認できた.これは実質的には,アッベやレーリーの定義する分解能を遙かに上まわり,ホプキンスが通常の明視野照明条件で予測したものよりもやや優れたものであった.この領域は,カバーガラスの屈折率,試料とカバーガラス間の距離(<波長),レンズ~試料間媒質の屈折率によっても成果が変わることが確認できた.特に,暗視野照明側の媒質屈折率を1.7まで上げることで性能の大きな向上が確認できた.試料媒質の屈折率を上げる工夫で,生体試料の高分解能観察も可能になると考えられる.100nm前後のオルガネラ構造の動態解析へとの応用が期待される.

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (10件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Single-cell electroporation of fluorescence probes into sea urchin sperm cells and FRAP analysis.2010

    • 著者名/発表者名
      Takao, D., Kamimura, S.
    • 雑誌名

      Zool.Sci.

      巻: Vol.27 ページ: 279-284

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometry-Specific heterogeneity of the apparent diffusion rate of materials inside sperm cells.2010

    • 著者名/発表者名
      Takao, D., Kamimura, S.
    • 雑誌名

      Biophys.J.

      巻: Vol.98 ページ: 1582-1588

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微生物のべん毛・繊毛の運動メカニズム2010

    • 著者名/発表者名
      上村慎治
    • 雑誌名

      バイオメカニズム学会誌

      巻: Vol.34 ページ: 176-182

    • NAID

      10030699910

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-cell electroporation of fluorescence probes into sea urchin sperm cells and FRAP analysis2010

    • 著者名/発表者名
      Takao, D., Kamimura, S.
    • 雑誌名

      Zool.Sci. 27

      ページ: 279-284

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometry-Specific heterogeneity of the apparent diffusion rate of materials inside sperm cells. Biophys. J.2010

    • 著者名/発表者名
      Takao, D., Kamimura, S.
    • 雑誌名

      Biophys. J. (印刷中, in press)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quick shear-flow alignment of biological filaments for X-ray fiber diffraction facilitated by methylcellulose.2009

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, T., Miyashiro, D., Takao, D., Iwamoto, H., Sugimoto, Y., Wakabayashi, K., Kamimura, S.
    • 雑誌名

      Biophys. J. 97

      ページ: 3132-3138

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Fiber diffraction studies on flagellar axonemes.2009

    • 著者名/発表者名
      Oiwa, K., Kamimura, S., Iwamoto, H.
    • 雑誌名

      Methods in Cell Biology 91

      ページ: 89-109

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Dietary program for rearing the larvae of a diving beetle, Dytiscus sharpi (Wehncke), in the laboratory (Coleoptera : Dytiscidae).2009

    • 著者名/発表者名
      Inoda, T., Hasegawa, M., Kamimura, S., Hori, M.
    • 雑誌名

      Coleopt. Bull. 63

      ページ: 340-350

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 繊毛の新機能:シグナル伝達増幅作用2010

    • 著者名/発表者名
      Takao D., Kamimura S.
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Structural changes of microtubules during GTP hydrolysis revealed by X-ray fiber-diffraction2010

    • 著者名/発表者名
      Kamimura, S., et al.
    • 学会等名
      Biophysical Society, 54th Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2010-02-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] A new function of primary cilia : a cell-signaling enhancer.2010

    • 著者名/発表者名
      Takao D., Kamimura S.
    • 学会等名
      FASEB Summer Research Conference
    • 発表場所
      Saxtons River, Vermont
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of flagellar motility : Prokaryotes versus Eukaryotes2010

    • 著者名/発表者名
      Kamimura S.
    • 学会等名
      FASEB Summer Research Conference
    • 発表場所
      Saxtons River, Vermont
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] X-ray fiber diffraction analysis of axoneme and microtubules structure using a novel shear-flow fiber-aligning technique.2009

    • 著者名/発表者名
      Kamimura, S., 他
    • 学会等名
      International Workshop Dynein 2009
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2009-11-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical stress and flagellar motility : Prokaryotes versus eukaryotes.2009

    • 著者名/発表者名
      Kamimura, S.
    • 学会等名
      International Workshop Dynein 2009
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2009-11-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] X線繊維回折による微小管構造動態の解析2009

    • 著者名/発表者名
      上村慎治, 他
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2009-11-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ホヤ精子走化性実測データに基づく精子誘引物質感知機構のシミュレーション解析2009

    • 著者名/発表者名
      宮代大輔, 他
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2009-11-01
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] GTP加水分解反応と微小管構造の動態2009

    • 著者名/発表者名
      上村慎治, 他
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 発表場所
      静岡大学
    • 年月日
      2009-09-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of flagellar motility : Prokaryotes versus eukaryotes.2009

    • 著者名/発表者名
      Kamimura, S.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Aero Aqua Bio-M echanisms
    • 発表場所
      上海(中国)
    • 年月日
      2009-08-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 微生物の運動「生きものに学ぶ泳ぎと飛行のしくみ」エアロ・アクアバイオメカニズム研究会編2010

    • 著者名/発表者名
      上村慎治・曲山幸生・後藤知伸
    • 出版者
      森北出版
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 生物学事典2010

    • 著者名/発表者名
      石川・黒岩・塩見, 他編集
    • 総ページ数
      1618
    • 出版者
      東京化学同人
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 図説生物学(15.3章)2009

    • 著者名/発表者名
      上村慎治
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      東京大学出版会
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] ベーシックマスター細胞生物学(第3章)2009

    • 著者名/発表者名
      上村慎治
    • 総ページ数
      17
    • 出版者
      オーム社
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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