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ひとふりで立体像を獲得するレーザー顕微鏡法を开発~「光の針」を使って3 次元情報を一挙に可視化~

【本学研究者情报】

〇多元物質科学研究所 准教授 小澤祐市

【発表のポイント】

  • 観察対象の3次元的な微细构造や动きを実时间かつ动画的に记録できる新たなレーザー走査型蛍光顕微镜法※1を开発
  • 「试料を照らす光」と「検出される光」の伝搬特性を操作する方法を提案
  • 极めて迅速な3次元観察?计测技术として生命?医疗分野や材料科学、製造现场などでの応用展开に期待

【概要】

レーザー走査型蛍光顕微镜法は、生体の细胞や组织などを生きたまま3次元的に観察できることから生命科学研究や医疗诊断では必须の観察ツールです。しかし、3次元像を得るには试料位置を変えながらレーザー走査を何度も繰り返す必要があるため、リアルタイム性に欠けるうえに、试料の损伤や光退色※2といった多くの課題がありました。东北大学 多元物質科学研究所の小澤祐市准教授らと大阪大学 産業科学研究所の中村友哉准教授の研究グループは、細長い「針」状の分布を持つレーザー光を1回2次元走査するだけで、試料の3次元情報を一挙に取得する新たなレーザー顕微鏡を开発しました。

今回开発したイメージング法では、针状の光で试料を照明することに加えて、试料から発する光に対して独自の波面制御※3を施すことで、観察対象の复数の深さ位置の情报を同时に検出する新しい原理を提案しました。构筑したシステムにより、従来のレーザー顕微镜では困难であったリアルタイムかつビデオレートでの高速な3次元可视化性能を実証しました。本技术は、生命?医疗分野に加えて材料科学や製造现场などへの応用展开も见込まれ、多くの学术?产业分野で必要となる光イメージング技术の大幅な性能向上が期待されます。

なお、本成果は、米国時間の2月24日(木)付で、光科学に関する国際的な学会であるOptica(旧?米国光学会、OSA)が発行するオープンアクセス電子ジャーナル誌の「Biomedical Optics Express」誌に掲載されました。

図1. 光の「針」と独自の波面制御の原理に基づく高速な3次元イメージング法
(a) 開発した方法、(b) 従来のレーザー顕微鏡法による3次元画像構築

【用语解説】

※1. レーザー走査型蛍光顕微鏡法
蛍光试料面上でレーザー光の集光スポットを2次元的に走査し、各点からの蛍光强度を検出器によって取得することで画像を构筑する顕微镜法。

※2. 光退色
长时间の光照射あるいは强い光の照射によって蛍光强度が低下する现象。蛍光物质の构造的な変化に伴って不可逆的な光退色が起こると観察ができなくなる。

※3. 波面制御技術
光の波としての性质の一つである位相の空间的な分布を、液晶素子を使った空间光変调器などの装置によって人為的に操作する技术。

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问い合わせ先

(研究に関すること)
东北大学多元物质科学研究所
准教授 小澤 祐市(こざわ ゆういち)
電話: 022-217-5146
E-mail: y.kozawa*tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

(报道に関すること)
东北大学多元物质科学研究所 広報情報室
電話: 022-217-5198
E-mail: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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