| 研究課題/領域番号 |
23K18584
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
石島 歩 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80822676)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| キーワード | 音響波形整形 / 顕微分光 / 超音波 |
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| 研究実績の概要 |
近年，細胞の化学情報の他に力学情報の重要性が認知されており，力学特性変化は多くの細胞機能に関与していることが培養皿上で分かってきた．しかし，力学特性を高い時空間分解能で計測できない点がボトルネックとなり，生体内における力学動態の解明に至っていない．本研究では，ギガヘルツ帯域の超音波制御手法とその高感度な検出手法を開発し，これらの要素技術を生体試料のイメージングに適用することで，細胞の構造と物性を高い時空間分解能でイメージングすることに挑戦する．
本研究では，ブリルアン散乱光を高感度に計測するための研究項目として，(1) ギガヘルツ音響波束の新しい発生手法とバイオイメージングへの応用，(2)ノイズ成分を低減するための新しい共通光路型干渉光学系の開発を設定している．2023年度は，「(1) ギガヘルツ音響波束の新しい発生手法とバイオイメージングへの応用」に関わる研究項目を実施した．細胞内にブラッグ条件を満たす屈折率分布をマルチサイクル音響波の波束により実現するための光パルス波形整形光学系の設計と構築を実施した．構築した光学系を用いて，ギガヘルツ帯域のバーストパルス列を生成し，フォトディテクタとオシロスコープにより繰り返し周波数を評価した．構築した光学系はテラヘルツ帯域のバーストパルス列も生成できるため，今後，テラヘルツ帯域での実験評価も進めて行く予定である．
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| 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
本研究では，ブリルアン散乱光を高感度に計測するための，(1) ギガヘルツ音響波束の新しい発生手法とバイオイメージングへの応用，(2)ノイズ成分を低減するための新しい共通光路型干渉光学系の開発を行う．2023年度は，「(1) ギガヘルツ音響波束の新しい発生手法とバイオイメージングへの応用」に関わる研究項目を実施した．細胞内にブラッグ条件を満たす屈折率分布をマルチサイクル音響波の波束により実現するためのオリジナルな光パルス波形整形光学系の設計と構築を実施した．構築した光学系を用いて，ギガヘルツ帯域のバーストパルス列を生成し，フォトディテクタとオシロスコープにより繰り返し周波数を評価した．構築した光学系はテラヘルツ帯域のバーストパルス列も生成できるため，今後詳細な実験評価を進めて行く予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
「(1) ギガヘルツ音響波束の新しい発生手法とバイオイメージングへの応用」について，テラヘルツ帯域での評価も含めた基礎評価実験を完了し，細胞イメージング実験に移る．加えて，ここで得られた成果を論文としてまとめることを予定している．その後，「(2)ノイズ成分を低減するための新しい共通光路型干渉光学系の開発」を行う．まずは光学系を構築し，顕微分光システムへ組み込み，基礎評価に移っていく．最終的に，これらの要素技術を統合し，細胞の構造と物性を高い時空間分解能でイメージングすることを実証することを予定している．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究に必要となる設備備品は，超短パルスレーザ，光検出器，除振台をはじめ，できる限り現有のものを用いた．本予算にて導入予定であった計測装置の制御と計測結果の解析のためのワークステーションは，他の研究で用いているワークステーションを利用することができたため，昨年度にワークステーションを購入しなかった．部分透過ミラーについても特注品でなく，既製品で十分な性能を有していたため購入しなかった．以上の理由により，繰越金が発生した．一方で，基礎評価のためのデジタイザや光検出器が不足していることが明らかとなったため，繰越金を利用して本年度での購入を予定している．また，共通光路干渉計は今年度に構築するため，そのための偏光光学素子を含む光学素子を今年度に購入する．また，対物レンズもまだ購入していないため，バイオイメージングに着手する今年度に購入する．以上の使用計画により，全額執行することを考えている．
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