第3生体窓の光で誘起する非線形光学効果を用いた深部高空間分解能光音響イメージング

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K22961
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山中 真仁 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90648221)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新岡 宏彦 大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任准教授(常勤) (70552074) ; 山岡 禎久 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (80405274)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 無標識 / 生体深部 / 光音響 / イメージング

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、生体透過性の高い第３の生体窓の光で誘起する高次非線形な光学応答と光音響効果を利用した、生体深部の１細胞レベルイメージング技術を開発することである。長波長の光ほど、生体中における光散乱などの影響が少ないため、生体中における集光スポットのボケを抑制できる。このため、高次の非線形な光学応答と組み合わせることで、高い空間分解能で生体深部の観察が可能になる。初年度は主に、使用するパルスレーザー光源の開発と光音響波検出システムの開発に注力した。本研究では、生体透過性の高い第３の生体窓の波長帯のパルス光を得るために、高出力超短パルスファイバーレーザー光源からの出力光の波長を、フォトニック結晶ファイバー中のソリトン自己周波数シフトと呼ばれる波長シフト現象を利用して、所望の波長帯にシフトさせた。光音響波検出のためには、トランスデューサーで検出した音響波信号をサンプリング周波数１GHzの高速デジタイザーを用いて制御・解析用PCに取り込み、信号解析を行うシステムを開発した。これらの光源および光音響波計測システムの開発と並行して、光音響信号を誘起するためのプローブ分子の探索を行い、色素分子などの候補を見つけることができており、現在、評価用の試料の作製方法について検討を行っている。今後、プローブ分子を用いた光音響波信号生成の評価を行い、利用するプローブ分子の選定を完了し次第、光音響顕微鏡システムの開発に移行する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していたパルスレーザー光の生成と光音響波検出システムの開発がおおむね当初の計画通りすすんでいるため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、交付申請書の記載の計画に従い、初年度に開発した光源および光音響波検出システムを用いて高次非線形応答を用いた光音響波計測に取り組む。その後、光音響顕微鏡システムの開発に取り組む。