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2014 年度 実績報告書

血中循環腫瘍細胞を検出する超高速自動光顕微鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25702024
研究機関東京大学

研究代表者

合田 圭介  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70518696)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード超高速イメージング / ガン / フローサイトメトリー / 循環腫瘍細胞 / 高速顕微鏡 / マイクロ流体 / 分析化学
研究実績の概要

本研究の目的は、将来の非侵襲・迅速・低コストのガン検査に向けた、血液中の希少な循環腫瘍細胞(CTC)のリアルタイム検出を行う超高速自動光顕微鏡の開発である。この顕微鏡は、ヘテロな細胞集団(赤血球、白血球、CTCなど)を慣性力を用いたマイクロ流体デバイス内で細胞一つ一つを流し、STEAMカメラ[Nature (2009)]と呼ばれる独自の超高速イメージング技術でそれぞれの細胞を撮影し、同時に高速情報処理技術により獲得した画像をリアルタイムで分析・分類する技術である。
本研究期間中にこの装置の大半の開発に成功した。また、この装置の開発は、研究代表者が推進中の内閣府革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)の「セレンディピティの計画的創出による新価値創造」プロジェクトに吸収され、本研究で予定していたスペックを凌駕する装置を現在開発中である。
具体的には、STEAMカメラを800 nmのTi:sapphire長短パルスレーザーをベースに構築し、700 nmの空間分解能と70 Mfpsのフレームレートを達成した。また、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のDino Di Carlo准教授と協力して、マイクロ流体デバイスを完成させた。このデバイスは、流体の直角方向および光学軸方向での数umの精度で細胞の位置制御および高速整列化を可能とする。更に、千葉大学の下馬場准教授と協力して、Field Programmable Gate Array (FPGA)上でのアルゴリズムを開発し、STEAMカメラで撮影した細胞のリアルタイム画像構築に成功した。このシステム上で、流速1 m/sで流れる10 umのポリスチレンビーズとマウスのエミローマ細胞の統計データを獲得した。この流速はスループットでは20,000 cells/sに相当する(細胞間距離により値の範囲がある)。現在は東大病院と協力して臨床試験に向けた準備を行っている。
本研究に関する成果の発表は、2件の学会発表、1件のポスター発表、2件の論文発表を通じて行った。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] 時間領域のフーリエ変換を用いた超高速分光法と応用技術2015

    • 著者名/発表者名
      鵜川昌士、井手口拓郎、合田圭介
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 43 ページ: xxx

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 迅速・非侵襲に血中がん細胞を発見する超高速カメラ2015

    • 著者名/発表者名
      鵜川昌士、井手口拓郎、合田圭介
    • 雑誌名

      PETジャーナル

      巻: 28 ページ: xxx

    • 査読あり
  • [学会発表] 時間領域のフーリエ光学を用いた超高速分光・イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      鵜川昌士、井手口拓郎、合田圭介
    • 学会等名
      先端光科学におけるフーリエ光学応用シンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2015-03-19
  • [学会発表] Dispersive Fourier Transformation for Spectroscopy and Imaging of Non-Repetitive Dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      鵜川昌士、Bahram Jalali、合田圭介
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会国際シンポジウム
    • 発表場所
      理化学研究所
    • 年月日
      2014-05-27
  • [産業財産権] Apparatus and Method for Image-Activated Cell Sorting2014

    • 発明者名
      合田圭介
    • 権利者名
      合田圭介
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2014/80473
    • 出願年月日
      2014-11-18
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞選別装置、細胞選別用流路デバイス並びに細胞選別方法2014

    • 発明者名
      合田圭介
    • 権利者名
      合田圭介
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-241077
    • 出願年月日
      2014-11-18

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公開日: 2016-06-01  

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