細胞と音波のインタラクションの可視化とメカニズムの解明

细胞与声波相互作用机制的可视化和阐明

• 批准号: 14J09091
• 负责人: 中川 桂一
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J09091/
• 关键词: 衝撃波医療; 超高速イメージング; メカノバイオロジー; 高速度撮影; 医療・福祉; 低侵襲治療; 超短パルス光; イメージング; 波形整形

本年度は超高速イメージング技術「Sequentially timed All-optical Mapping Photography (STAMP)」の改良，培養細胞を用いた衝撃波作用の調査，ガラスの表面弾性波の非線形現象の計測，そして脂質二重膜と衝撃波のインタラクションに関する研究を行った．STAMPではスナップショット型のスペクトラルイメージングを必要とするが，2014年に発表した原理実証システムでは撮影枚数の向上に制限のある構成となっていた．そこで，スライスミラーという特殊な光学素子を用いた新しいスペクトラルイメージング法を開発した．本手法では枚数の向上だけでなく，装置の小型化にもつながり，本技術の普及にも寄与することが期待される．一方で，培養細胞を用いた実験にて，衝撃波による神経突起伸長への影響を調べた．神経細胞にはPC12を用い，衝撃波を7日間負荷し続けた群と何も負荷していない群にて比較を行い，衝撃波を負荷した群において神経突起伸長の促進がみられた．ただ，どのようなメカニズムでこの現象が起こっているのか，どのような条件下でも生じるのかなど，まだ詳細な調査を必要とする．米国MITにおいては，ガラス表面を伝播する表面弾性波の可視化と，脂質二重膜への衝撃波の影響を調べるための新しい手法の開発および観察を行った．表面弾性波は干渉計測により数ナノメートルの分解能にて変位を計測し，またフレーミングカメラとファブリペロー系を用いることで3ナノ秒のフレームインターバルで数ピコ秒の露光時間を実現した．また，リポソームに表面弾性波，または水中衝撃波を作用させ，その影響を動的観察する蛍光イメージング法を開発した．開発した手法により，リポソームが衝撃で大きくひずむ様子が観察された．今後は現地の学生と協力し，研究を進めていく予定である．

This year, we will improve the ultra-high speed mapping technology "Sequentially timed All-optical Mapping Photography (STAMP)", investigate the effect of shock waves on cultured cells, measure the nonlinear phenomenon of surface acoustic waves, and study the relationship between shock waves in lipid double films.STAMP will provide the necessary information for the study of shock waves in different types. The 2014 annual report shows that the principle of the system is to reduce the number of impact factors and to limit the composition of the system. The new method of special optical elements is developed. This method is aimed at increasing the number of devices, miniaturization of devices, and popularization of this technology. In one way, the effects of shock wave on the elongation of neurons in cultured cells were modulated. In the case of PC12, the shock wave is applied to the brain. In the case of PC12, it is applied to the brain. The phenomenon of this phenomenon arises under the condition that detailed investigation is necessary. The effect of lipid double membrane shock wave on the visualization of surface acoustic wave was investigated. The surface plasmon wave is measured in terms of the decomposition energy of the digital noise meter during dry measurement, and the fluorescent color and fluorescent color selection system is used to achieve a 3-second fluorescent color meter with a exposure time of several seconds. The impact of shock waves on the surface of the water was investigated. Open the way to the right, the right way to the right, the right way to the right. In the future, students will cooperate to make progress.

项目成果

超高速かつ非反復的な現象を捉えるSTAMP (Sequentially Timed All-optical Mapping Photography)

STAMP（顺序定时全光测绘摄影）捕捉超快且非重复的现象

• 发表时间: 2015
• 期刊: レーザー研究
• 作者: R. Tachikawa;A. Tsukamoto;Y. Monden;K. Nakagawa;T. Ando;E. Kobayashi;T. Ushida and I. Sakuma;中川桂一，合田圭介;中川桂一
• 通讯作者: 中川桂一

Sequentially timed all-optical mapping photography (STAMP) utilizing spectral filtering

• DOI: 10.1364/oe.23.030512
• 发表时间: 2015-11-16
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Suzuki, Takakazu;Isa, Fumihiro;Kannari, Fumihiko
• 通讯作者: Kannari, Fumihiko

Sequentially timed all-optical mapping photography によるピコ秒・フェムト秒ダイナミクスの動画像撮影

使用顺序定时全光测绘摄影对皮秒和飞秒动力学进行视频捕获

• 发表时间: 2015
• 期刊: レーザ加工学会誌
• 作者: R. Tachikawa;A. Tsukamoto;Y. Monden;K. Nakagawa;T. Ando;E. Kobayashi;T. Ushida and I. Sakuma;中川桂一，合田圭介
• 通讯作者: 中川桂一，合田圭介

世界最高速の連写カメラ ～ 1兆分の1秒以下の超高速で複雑な動的現象の可視化を実現 ～

世界上最快的连拍相机 - 以小于 1/1 万亿分之一秒的超高速实现复杂动态现象的可视化 -

時空間分散を用いた超高速シングルショットイメージング

利用时空色散的超快单次成像

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Nakagawa;F. Kannari;I. Sakuma and K. Goda;中川桂一;中川桂一，岩崎純史，大石裕，堀崎遼一，塚本哲，中村葵，廣澤賢一，廖洪恩，牛田多加志，合田圭介，神成文彦，佐久間一郎
• 通讯作者: 中川桂一，岩崎純史，大石裕，堀崎遼一，塚本哲，中村葵，廣澤賢一，廖洪恩，牛田多加志，合田圭介，神成文彦，佐久間一郎