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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Noninvasive biomedical imaging using optical-comb microscopy

Research Project

Project/Area Number 18H01901
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

南川 丈夫  徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (10637193)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 浅原 彰文  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (00770091)
安井 武史  徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (70314408)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords光コム / バイオイメージング / 光学顕微鏡 / 光学定数イメージング
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,極限的光源である光コムを利活用し,その光強度と位相同時計測能を用いた新たな光学顕微鏡「光コム顕微鏡」を実現する.これにより,これまで実現困難であったサブマイクロメートルの分解能を有する3次元光学定数分布イメージングを実現する.また,開発した光コム顕微鏡を細胞や生体組織イメージングへ応用することで,これまで可視化が難しかった生体組織や細胞の3次元屈折率分布・構造異方性分布・偏光解像度分布の可視化を行い,3次元光学定数分布に基づき生体構造を可視化する新たな無侵襲生体イメージング法を創出する.2020年度は,開発した光コム顕微鏡の改良と光学定数分布イメージングへ向けた基礎的検討,およびバイオイメージングへの応用を行った.研究代表者である南川が主担当として,透過型光コムイメージング光学系の開発,およびバイオイメージングへの応用を行った.また,研究分担者の浅原が主担当として,開発した光コム顕微鏡による光の特徴量を抽出する特徴抽出アルゴリズムの開発を行った.さらに,研究分担者の安井が主担当として,得られた光の特徴量から,主としてバイオサンプルの光学定数の決定法の開発を行った.その結果,光の強度と位相を捉える光コム顕微鏡の高機能化を,反射光学系および透過光学系で実現し,光強度,位相,偏光,波長等を用いた光学定数イメージングを実現した.さらに,バイオイメージングへ応用し,光の特徴量による光学定数イメージングによる細胞の可視化を実現した.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Computationally image-corrected dual-comb microscopy with a free-running single-cavity dual-comb fiber laser2021

    • Author(s)
      Mizuno Takahiko、Nakajima Yoshiaki、Hata Yuya、Tsuda Takuya、Asahara Akifumi、Kato Takashi、Minamikawa Takeo、Yasui Takeshi、Minoshima Kaoru
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 29 Pages: 5018~5018

    • DOI

      10.1364/OE.415242

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Full-field fluorescence lifetime dual-comb microscopy using spectral mapping and frequency multiplexing of dual-comb optical beats2021

    • Author(s)
      Mizuno T.、Hase E.、Minamikawa T.、Tokizane Y.、Oe R.、Koresawa H.、Yamamoto H.、Yasui T.
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 7 Pages: eabd2102

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd2102

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 光周波数コム(光コム)の新奇特徴に基づいた知的光計測2020

    • Author(s)
      安井 武史, 長谷 栄治, 水野 孝彦, 麻植 凌, 南川 丈夫
    • Journal Title

      電子情報通信学会誌

      Volume: 103 Pages: 1126-1131

  • [Journal Article] 光コムを用いた顕微イメージング -光を極限的に制御し計測し活用する-2020

    • Author(s)
      南川 丈夫, 中野 祥汰, 長谷 栄治, 水野 孝彦, 安井 武史
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 31 Pages: 34-38

  • [Journal Article] 光コムを用いた新たなファイバーセンサー2020

    • Author(s)
      麻植 凌, 南川 丈夫, 安井 武史
    • Journal Title

      光技術コンタクト

      Volume: 58 Pages: 9-18

  • [Journal Article] スキャンレス・デュアル光コム顕微鏡を用いた動体サンプルのイメージング2020

    • Author(s)
      津田 卓哉, 水野 孝彦, 長谷 栄治, 新田 一樹, 是澤 秀紀, 南川 丈夫, 安井 武史, 山本 裕紹
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 31 Pages: 11-14

  • [Journal Article] Optical image amplification in dual-comb microscopy2020

    • Author(s)
      Mizuno Takahiko、Tsuda Takuya、Hase Eiji、Tokizane Yu、Oe Ryo、Koresawa Hidenori、Yamamoto Hirotsugu、Minamikawa Takeo、Yasui Takeshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 8338-8338

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64927-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 透過型光コム分光顕微鏡の開発2021

    • Author(s)
      大谷 圭史郎, 南川 丈夫, 中野 祥太, 長谷 栄治, 安井 武史
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] レーザー走査型光コム分光顕微鏡による生体イメージング2021

    • Author(s)
      大谷 圭史郎, 南川 丈夫, 中野 祥太, 長谷 栄治, 安井 武史
    • Organizer
      LED総合フォーラム in 徳島
  • [Presentation] Optical-frequency-comb microscopy for multivariate spectroscopic imaging utilizing amplitude and phase information2020

    • Author(s)
      Takeo Minamikawa
    • Organizer
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory (ISOM’20)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Optical-frequency-comb microscopy for spatio-temporal imaging with comprehensive optical information2020

    • Author(s)
      Takeo Minamikawa and Takeshi Yasui
    • Organizer
      The 9th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS2020)
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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