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2015 年度 実績報告書

生細胞・生組織観察可能な誘導ラマン分光顕微鏡の構築と小さな生体分子の挙動解析

研究課題

研究課題/領域番号 25702026
研究機関東京大学

研究代表者

小関 泰之  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60437374)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード誘導ラマン散乱 / 生体顕微鏡 / 生体観察
研究実績の概要

平成25年度までに、誘導ラマン散乱(SRS)分光顕微鏡システムの再現性向上を行い、わずかなスペクトルの違いの検出を可能とするシステムを実現した。平成26年度は、本SRS分光顕微鏡システムを用いて、様々な生体試料の観察を進めた。平成27年度は、これらの観察実験をさらに推し進め、結果をまとめて論文投稿を行った。具体的には、各種皮膚組織中の成分分析及び構造分析を行い、皮膚組織中で種々の皮膚細胞を識別することに成功した。また、生きて動く微細藻類内部の代謝物を定量することに成功した。これらは、SRS顕微鏡が小さな分子の解析に有効であることを示す結果であると考えている。
並行して、SRS顕微鏡の実用性を高めるためのレーザー光源の開発も引き続き進めた。平成26年度に開発した新しい高速波長可変レーザーの論文投稿を進めるとともに、より長期安定性を高めるために、9の字型レーザーを用いた波長可変レーザーの開発を行った。さらに、1 um帯の利得スイッチ駆動半導体レーザー(GS-LD)のSRS顕微鏡への適用可能性の検討を行い、ジッタ評価、タイミング安定化、生細胞観察実験を行い、GS-LDがSRS顕微鏡へ適用可能であることを示した。また、GS-LDのタイミングジッタがSRS信号へ与える影響を明らかにした。

現在までの達成度
現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

顕微鏡システムが順調に立ち上がり、様々な研究室や企業との共同研究を通じて、生体試料中の小さな分子をラベルフリーで可視化することに成功している。また、細胞培養系について平成26年度内の導入を見送っていたが、実験を進める中で、細胞培養系の整備がやはり重要であることを再認識し、平成27年度中に細胞培養系の導入を完了している。並行して、当初の計画には含まれていなかったが、新しい原理のパルス光源の検討を平成27年度からスタートしており、GS-LDや波長可変ピコ秒9の字レーザーなど、新しい光源の開発に成功した。本光源は、最終年度においてよりSRS顕微鏡応用に適したものとなるようチューニングを行う予定である。

今後の研究の推進方策

平成27年度と同様に、様々な生体試料の観察を継続する。特に、顕微鏡システムの反射光学系の更なる最適化を行い、生体組織中の小さな分子のラベルフリー・in vivo/ex vivoイメージングを目指す。並行して、SRS顕微鏡の実用性をさらに向上させるための新しいパルス光源の検討を継続する。

次年度使用額が生じた理由

平成27年度に入り、顕微鏡用自動ステージを新たに導入する必要が生じたが、その購入が年度内に間に合わなかったため。

次年度使用額の使用計画

平成28年度第一四半期に、顕微鏡用自動ステージを購入し、様々な試料の観察実験を継続する。それ以外の研究計画の変更はない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 11件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Generation of synchronized picosecond pulses by a 1.06-um gain-switched laser diode for stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tokunaga, Y. -C. Fang, H. Yokoyama, and Y. Ozeki
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 ページ: 9617-9628

    • DOI

      10.1364/OE.24.009617

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast wavelength-tunable picosecond pulses from a passively mode-locked Er fiber laser using a galvanometer-driven intracavity filter2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki and D. Tashiro
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 23 ページ: 15186-15194

    • DOI

      10.1364/OE.23.015186

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A wavelength-tunable, polarization-maintaining picosecond figure-nine fiber laser2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki and T. Fukazu
    • 学会等名
      CLEO:2016, JTu5A.119
    • 発表場所
      San Jose (U.S.A.)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Stimulated Raman scattering microscopy: Development of imaging system and pulsed lasers2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      FOM2016
    • 発表場所
      Taipei (Taiwan)
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 利得スイッチング駆動半導体レーザを用いた誘導ラマン顕微鏡による生細胞イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      徳永 京也、房 宜澂、横山 弘之、小関 泰之
    • 学会等名
      応用物理学会春季講演会、21p-S422-9
    • 発表場所
      東京工業大学(目黒区)
    • 年月日
      2016-03-21 – 2016-03-21
  • [学会発表] Functional laser sources for multicolor, stain-free biomedical imaging with SRS microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      ODF2016, Weingarten, Germany, Mar. 1, 2016.
    • 発表場所
      Weingarten (Germany)
    • 年月日
      2016-03-01 – 2016-03-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synchronized and timing-stabilized pulse generation from a gain-switched laser diode for stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tokunaga, Yi-Cheng Fang, H. Yokoyama, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Photonics West, BiOS, paper 9712-20
    • 発表場所
      San Francisco (U.S.A.)
    • 年月日
      2016-02-14 – 2016-02-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Label-free chemical imaging of live euglena gracilis by high-speed stimulated Raman scattering spectral microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Wakisaka, Y. Suzuki, K. Tokunaga, M. Hirose, R. Domon, R. Akaho, M. Kuroshima, N. Tsumura, T. Shimobaba, O. Iwata, K. Suzuki, A. Nakashima, Keisuke Goda, and Yasuyuki Ozeki
    • 学会等名
      Photonics West, BiOS, paper 9720-16
    • 発表場所
      San Francisco (U.S.A.)
    • 年月日
      2016-02-13 – 2016-02-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘導ラマン分光イメージングの進展2015

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      日本分光学会関西支部シンポジウム「最近の分光学の進歩に関する講演会-顕微と分光-」
    • 発表場所
      大阪産業大学梅田サテライトキャンパス(大阪市北区)
    • 年月日
      2015-11-20 – 2015-11-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン顕微鏡応用に向けた利得スイッチングLDパルスのタイミング安定化2015

    • 著者名/発表者名
      徳永 京也、房 宜澂、草間裕太、横山弘之、小関泰之
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan (OPJ2015), 28aC4
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-28
  • [学会発表] Stimulated Raman multispectral imaging with two-color picosecond laser pulses from a gain-switched laser diode and a Ti:sapphire laser2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki, K. Tokunaga, Y. -C. Fang, Y. Kusama, and H. Yokoyama
    • 学会等名
      Biophotonics Japan, paper 9792-2
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-27
    • 国際学会
  • [学会発表] 1.06-μm 帯利得スイッチング駆動DFB-LDとチタンサファイアレーザーを用いた誘導ラマン分光イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      徳永 京也、房 宜澂、草間 裕太、横山 弘之、小関 泰之
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会、14p-2N-1
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(名古屋市熱田区)
    • 年月日
      2015-09-14 – 2015-09-14
  • [学会発表] Experimental investigation of timing jitter of 1.06-um gain switched laser diode for stimulated Raman scattering microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tokunaga, Y. -C. Fang, Y. Kusama, H. Yokoyama, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      CLEO-PR 2015, 27H2-3
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2015-08-27 – 2015-08-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-color picosecond laser sources for stimulated Raman spectral microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      Topical Problems of Biophotonics, Novel Laser Applications in Biomedicine
    • 発表場所
      Nizhny Novgolod (Russia)
    • 年月日
      2015-07-20 – 2015-07-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stimulated Raman scattering microscopy for high-speed label-free imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      Optical Society of Korea Summer Annual Meeting, OSK-OSJ Joint Symposium on Biophotonics, Gyeongju
    • 発表場所
      Gyeongju (Korea)
    • 年月日
      2015-07-15 – 2015-07-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光パルスとラマン効果で生体を見る2015

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      先端光科学若手研究会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Fast Wavelength-Tunable Picosecond Pulses from Mode-Locked Er Fiber Laser using an Intracavity Filter with Repetition Rate Compensator2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki and D. Tashiro
    • 学会等名
      CLEO:2015, STh1L.3
    • 発表場所
      San Jose (U.S.A.)
    • 年月日
      2015-05-14 – 2015-05-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Stimulated Raman scattering microscopy for label-free imaging and spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      The 4th Advanced Lasers and Photon Sources, ALPS11-1
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市西区)
    • 年月日
      2015-04-24 – 2015-04-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Ozeki Group

    • URL

      https://sites.google.com/site/ozekibp/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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