• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

非線形ホログラフィック並列細胞操作技術を備えた4次元マルチモーダル顕微鏡

研究課題

研究課題/領域番号 18H03888
研究機関神戸大学

研究代表者

的場 修  神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (20282593)

研究分担者 粟辻 安浩  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)
全 香玉  神戸大学, システム情報学研究科, 特命助教 (40814778)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードマルチモーダル顕微鏡 / 蛍光 / 位相 / 4次元イメージング / 非線形細胞操作技術
研究実績の概要

1光子励起を用いた蛍光3次元イメージングと位相3次元イメージングを同時に行なうマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡の実験系を構築し,遺伝子組換えされたヒメツリガネゴケを用いて実験を行なった。特に,蛍光3次元イメージングを実現するために,空間光変調素子を用いて回折光と非回折光の2つを生成し,蛍光の自己干渉を行なう共通光路型のインコヒーレントディジタルホログラフィーを導入した。これにより外乱に強くコンパクトな系を構築することができた。細胞核に蛍光タンパク質が遺伝子導入されたヒメツリガネゴケの切片をスライドガラスに乗せて,構築したマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡により,蛍光及び位相の3次元データ取得と計算機内での再構成を実施し,3次元観察することに成功した。これらの研究成果をまとめ,国際学術論文誌に投稿する準備を進めている。また,溶液中に浮遊する蛍光ビーズを用いて動画計測も実行した。焦点のあった再生距離と位置を調べることで時間とともに移動する蛍光ビーズの様子を再現することに成功している。システム設計では,これまでに導入済みの波長幅に加えて,光源の大きさを導入することで実験条件に近づけた評価用シミュレータを構築した。ホログラフィック光刺激系では,波長1040 nmのフェムト秒レーザー光を用いて2光子吸収による蛍光イメージングを行なった。これにより,将来に向けて複数の細胞の同時光刺激技術の基盤システムを開発することに成功した。

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

本年度の研究実施計画に記載した項目の中で最も重要な1光子励起を用いた蛍光と位相の同時3次元計測可能なマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡を構築し,ヒメツリガネゴケの3次元観察に成功している。また,蛍光ビーズではあるが動画計測も可能な系としており,空間3次元と時間1次元の4次元観察が可能であることを実証した。さらに3次元光刺激と計測の性能向上のために導入する2光子吸収による蛍光観察にも成功している。以上の研究成果から研究は順調に進んでいるとした。

今後の研究の推進方策

構築したマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡において生きた細胞のタイムラプス観察可能なシステムへと改良する。さらに再生増幅器付フェムト秒レーザー光を用いて2光子励起による複数細胞の3次元蛍光観察が可能なシステムの構築を行ない,幹細胞化プロセスのイメージング実験を実施する。その上で,光刺激による幹細胞化プロセスの発現制御について取り組む。多数の細胞刺激を実行する上で,各光スポットの品質向上を目指し,位相変調分布最適化設計手法を確立する取り組みを行なう。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Three-dimensional stimulation and imaging-based functional optical microscopy of biological cells2018

    • 著者名/発表者名
      Quan Xiangyu、Kumar Manoj、Matoba Osamu、Awatsuji Yasuhiro、Hayasaki Yoshio、Hasegawa Satoshi、Wake Hiroaki
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 43 ページ: 5447~5450

    • DOI

      10.1364/OL.43.005447

    • 査読あり
  • [学会発表] Three-dimensional imaging based on common-path off-axis incoherent digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      SPIE, Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimodal digital holographic microscopy for simultaneous phase and fluorescence imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan
    • 学会等名
      SPIE, The 4th Biomedical Imaging and Sensing Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-parameter imaging based on digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Digital Image Processing (ICDIP2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimodal digital holographic microscopy and applications on live cell imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan
    • 学会等名
      The International Conference on 3D Systems & Applications 2018 (3DSA2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-dimensional digital holographic microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      Optical Design and Testing VIII, Photonics Asia 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A New Type of Microscopy for Light Stimulation and 3D Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Xiangyu Quan
    • 学会等名
      International Workshop on Holography and Related Technologies 2018 (IWH2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Applications of Digital Holography to Biology and Sound Field Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      PHOTONICS-2018: International Conference on Fiber Optics and Photonics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-physical parameter imaging based on digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Osamu Matoba
    • 学会等名
      17th Workshop on Information Optics (WIO2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] ホログラフィック3次元マルチスポット光刺激装置及び方法2018

    • 発明者名
      的場 修,全 香玉,和氣 弘明
    • 権利者名
      神戸大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-130309

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi