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2020 年度 実績報告書

近赤外光ガイドスター波面シェイピングによるマウス脳最深部での神経狙い撃ち制御

研究課題

研究課題/領域番号 19K16188
研究機関岡山大学

研究代表者

渋川 敦史  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 特任助教 (80823244)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード波面整形 / ホログラフィ / 空間光変調 / 光遺伝学
研究実績の概要

今年度は,マウス脳の散乱応答変化(サブミリ秒)に追随できるような「高速波面整形システム」の基盤デバイスとして,MHzクラスのフレームレートを有する一次元空間光変調器(1D-SLM)を提案・開発した.シリンドリカルレンズによってライトシートビームを作成し,これをデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の一列上に照射する.さらに,このライトシートビームを共振器ミラーによって横方向に高速走査することで,DMD上の各列に表示される一次元波面分布が高速時系列変調される.この原理によって,最大20MHzのフレームレートが達成可能になる.提案1D-SLMの実験実証を既に完了させ,現時点で最大6MHzのフレームレートを達成した.この記録は,現状世界最速のSLMのフレームレート350kHz(Omer Tzang et al., Nat. Photon. 2019)と比べて,およそ17倍に相当する(第58回日本生物物理学会年会で成果発表,学術論文は準備中).この世界最速1D-SLMは,高速波面整形システムの基盤デバイスになるだけではなく,「超高速スペクトル整形」や「超高速3D光スポット走査」などにも応用が可能である.すなわち,本開発技術は,今後シーズ技術として,様々な分野に波及していくことが期待される.一方で,「1D-SLMの開発に予想以上に時間を要したこと」や「コロナ禍における大学の閉鎖」等が影響し,当初予定していた「高速波面整形システムの構築」を完了させることができなかった.従って,今後は,光検出器・制御用PC・DMD間のデータ転送を遅延なく処理できるプログラムコードを作成し,マウス脳の散乱応答変化に対応できるような高速フィードバックループを完成させる.その後,生きたマウス脳に高速波面整形システムを適用し,マウス脳深部での光スポット生成に挑戦していく.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Green-Sensitive, Long-Lived, Step-Functional Anion Channelrhodopsin-2 Variant as a High-Potential Neural Silencing Tool2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Miyoshi Natsuki、Shibukawa Atsushi、Chowdhury Srikanta、Tsujimura Masaki、Noji Tomoyasu、Ishikita Hiroshi、Yamanaka Akihiro、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 ページ: 6214~6218

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c01406

    • 査読あり
  • [学会発表] Optical focusing and fluorescence imaging through a 2mm thick chicken slice by submillisecond wavefront shaping system2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Shibukawa, Keiichi Kojima, and Yuki Sudo
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会

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公開日: 2021-12-27  

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