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4分割型のアバランシェフォトダイオードを光検出器とする、微小変位測定装置を開発した。エクスターナルキャビティーダイオードレーザー(発振波長810nm)を光源とする反射偏光顕微鏡を作成した。光検出器と顕微鏡のインターフェースを行った。さらに、光検出器のS/Nが最大になるように冷却温度と引加電圧の最適化を行った。
ゲル中に固定した直径10-100nmの金コロイド粒子を標準試料として、装置の基本性能を測定した。静止した試料で0.5-2V/chの信号強度と、100以上のS/Nが得られた。この信号強度において、0から17MHzの周波数帯域(-3dB)で測定が可能であることが確かめられた。この値は、初めに期待した周波数帯域0-1MHzを上回るものである。
標準試料をピエゾステージを用いて周期的に動かし、装置の位置検出精度を測定した。顕微鏡の総合倍率を375倍として、試料上で直径200nmの範囲で位置測定を行うことが可能であり、位置検出精度は3nmであった。電源電圧の揺らぎが現在の位置精度を規定しており、装置自体は1nmよりも良い精度を持っているものと考えられる。
この装置を利用して、細胞骨格系に結合した膜蛋白質の運動を測定した、骨格系に結合し1μm以上のマクロなレベルでは静止している膜蛋白質が、ミリ秒の時間分解能では数百nmの範囲で束縛されたプラウン運動をおこなっていることが明らかとなり、細胞膜骨格の柔軟性や、膜蛋白質の輸送を示唆する結果を得た。
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