High Resolusion Bio Terahertz Imaging System

高分辨率生物太赫兹成像系统

• 批准号: 20H00247
• 负责人: 斗内 政吉
• 金额: $ 29.12万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00247/
• 关键词: テラヘルツ波バイオセンシング; テラヘルツ波バイオイメージング; ナノスケール光テラヘルツ変換; がん細胞観測; ナノスケール光テラヘルツ交換; 癌細胞観測

テラヘルツ波バイオセンシングは、未開の重要研究分野であるが、波長限界（波長は約300μm）により高分解能イメージングが制限され、強度不足によりエネルギー密度が低く、高感度・微量検査に弱いという大きな障害がある。その弱点を克服するため、以下の項目に取り組んだ。【項目１】”総合的局所場光テラヘルツ波変換の科学”については、局所場でのテラヘルツ波発生と伝搬を科学するため、単一ダイポールからのテラヘルツ波生と、アレー化した場合を理論的に比較し、位相差・アレー間距離・アレー間位相差がテラヘルツ波に及ぼす影響をシミュレーションした。その結果、フェーズアレー効果により、位相差により放射テラヘルツ波の指向性が大きく変化することが見いだされ、そのバイオセンサー応用のため、メタマテリアル構造における局所テラヘルツ発生を、センシングに利用する構造の検討を始めた。【項目２】”細胞評価適合型テラヘルツ波イメージング装置の開発とバイオ・医用応用”については、昨年成功した早期乳癌（DCIS）の非染色イメージを改善するため、画像処理技術の改善を試みた。その結果、機会学習を導入することで、改善が可能であることを見出し、機械学習を取り入れたデータ処理を行うための基盤を構築した。【項目３】”チップ増強テラヘルツ分光イメージングシステム開発”についていは、近接場高分解能イメージングに向けて、テラヘルツナノプローブシステム組み立てと高感度化に向けたテラヘルツ検出デバイスのナノ構造化を目指し、信号の高感度検出にに成功し、チップ増強テラヘルツ分光イメージングシステム開発の基盤が構築された。

The wavelength limit (wavelength about 300μm), the high resolution energy limit, the insufficient intensity limit, the low density limit, the high sensitivity limit, and the weak detection limit are important research areas. To overcome these weaknesses, select the following items: [Item 1]"Science of Integrated Local Field Light Wave Transformation" includes the comparison, phase difference, space distance, space phase difference, and influence of local field light wave generation and transformation. As a result, the directivity of the radiation wave is greatly changed due to the phase difference. The structure of the radiation wave is generated due to the phase difference. The structure of the radiation wave is discussed. [Item 2]"Development of Cell Evaluation Adaptable Technology and Imaging Device for Medical Use" was successfully implemented in the past year to improve the non-staining technology of early breast cancer (DCIS). Results, opportunities, learning opportunities [Item 3]"High sensitivity detection","High resolution near field energy detection","High sensitivity detection","High resolution near field energy detection","High sensitivity detection","High resolution detection","High sensitivity detection","," High sensitivity detection "," High sensitivity detection

项目成果

走査型テラヘルツ波点光源顕微鏡によるバイオイメージング・センシング技術

使用扫描太赫兹波点源显微镜的生物成像和传感技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 大槻純也，吉見一慶，中西（大野）義典，M. Sekania，L. Chioncel，水牧仁一朗;Y. Ohno;芹田和則
• 通讯作者: 芹田和則

Terahertz Spectroscopy Tracks Proteolysis by a Joint Analysis of Absorptance and Debye Model

• DOI: 10.1016/j.bpj.2020.11.003
• 发表时间: 2020-12-15
• 期刊: BIOPHYSICAL JOURNAL
• 影响因子: 3.4
• 作者: Cao, Can;Serita, Kazunori;Tonouchi, Masayoshi
• 通讯作者: Tonouchi, Masayoshi

Observation of the Terahertz Pulse Shaping Due to Intensity-Induced Additional Phase in Two-Color Filaments

• DOI: 10.1007/s10762-021-00797-4
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
• 作者: C. Gong;T. Teramoto;M. Tonouchi

I-design型メタマテリアルを用いた高感度THzマイクロ流路チップの開発と微量分析

I-design型超材料高灵敏度太赫兹微通道芯片的开发与痕量分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 吉田康人;佐藤孝憲;藤澤剛;森崇嘉;坂本泰志;山下陽子;今田諒太;中島和秀;齊藤晋聖;小畠敏嗣，村上博成，斗内政吉，芹田和則
• 通讯作者: 小畠敏嗣，村上博成，斗内政吉，芹田和則

Label-Free Observation of Micrometric Inhomogeneity of Human Breast Cancer Cell Density Using Terahertz Near-Field Microscopy

• DOI: 10.3390/photonics8050151
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Photonics
• 影响因子: 2.4
• 作者: Kosuke Okada;Q. Cassar;H. Murakami;G. MacGrogan;J. P. Guillet;P. Mounaix;M. Tonouchi;K. Serita