極めて高い時間分解能と振幅分解能を有する撮像デバイスに関する研究

具有极高时间和幅度分辨率的成像器件的研究

• 批准号: 12F02365
• 负责人: 川人 祥二
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02365/
• 关键词: 時間分解能; 振幅分解能; ＣＭＯＳイメージセンサ; マルチタップ光電荷変調素子; CMOSイメージセンサ

本研究は、生きた細胞のイメージング法として注目されている蛍光イメージングの新しい手法を提案し、プロトタイプ試作によりその有効性を明らかにするもので、従来の光電子増倍管を用いた大がかりなシステムではなく、成功すれば半導体チップ上で直接試料の蛍光相関分光や蛍光寿命イメージングが行え、将来は内視鏡やカテーテルに本機能を組み込んでin vivoでのイメージングが可能になる等画期的な成果となる。その実現に向け、平成26年度には試作されたマルチタップ光電荷変調素子を用いて、蛍光基質を組み込んだ細胞サンプル及び、その予備実験として蛍光アクリル板に対する蛍光寿命の計測を試みた。試作したイメージセンサの評価を行った結果、素子の応答特性による寿命（Intrinsic response）が約200psであり、短い寿命を用いた測定対象でも小さい誤差で計測することが可能になった。更には素子の応答特性をデコンボリューションし、素子応答寿命の影響を除いて寿命を計測することで、いずれも寿命の測定誤差は400ps以下にできた。またDAPI（核）や量子ドットを用いたCHO細胞に対する測定を行い、蛍光寿命のカラーイメージング化に成功した。続いて、開発したセンサのマルチタップを用いた評価を行った。寿命計測の時、マルチタップを利用することで、従来の計測方式（シングルの時間窓を用いて計測する方法）より時間窓のスキャニングが必要なくなったため、測定時間をはるかに短縮することができ、リアルタイム蛍光イメージングの実現可能性を確認した。最後に、本研究を通して、電荷変調素子構造として2点及び4点まで動作確認ができており、その原理を用いた半導体蛍光寿命イメージング素子による新機能内視鏡や、マルチタップ化に基づく蛍光相関分光の多点同時計測素子の実現の基礎が築かれたことは、学術的にも、医療・健康産業の発展においても大きな意義がある。

This study は, raw き た cells の イ メ ー ジ ン グ method と し て attention さ れ て い る 蛍 light イ メ ー ジ ン グ の new し い を proposal し, プ ロ ト タ イ プ attempt に よ り そ の have sharper sex を Ming ら か に す る も の で, 従 to の photoelectron raised times tube を い た big が か り な シ ス テ ム で は な く, successful す れ ば semiconductor チ ッ プ で directly sample の 蛍 Masato light phase spectral や 蛍 light life イ メ ー ジ ン グ が え, future や は endoscopy カ テ ー テ ル に this function group を み 込 ん で in vivo で の イ メ ー ジ ン グ が may に な る painting period な results such as と な る. そ の be am に to け, pp.47-53 26 year に は attempt さ れ た マ ル チ タ ッ プ photoelectric lotus - adjustable element child を with い て, 蛍 light matrix を group み 込 ん だ cells サ ン プ ル and び, そ の reserve be 験 と し て 蛍 light ア ク リ ル plate に す seaborne る 蛍 light life の measuring を try み た. Attempt し た イ メ ー ジ セ ン サ の review 価 を line っ た results, plain child の 応 a feature に よ る life (the Intrinsic response) about 200 ps で が あ り, short を use い い life た determination as seaborne で も small さ い error で す meter test る こ と が may に な っ た. More に は element child の 応 a feature を デ コ ン ボ リ ュ ー シ ョ ン し, plain child 応 answer の life を except い て life を measuring す る こ と で, い ず れ も life の measuring error は below 400 ps に で き た. ま た DAPI (nuclear) や quantum ド ッ ト を with い た CHO cells に す seaborne る determination を い, 蛍 light life の カ ラ ー イ メ ー ジ ン グ change に successful し た. Youdaoplaceholder0 続 て, develop たセ サ サ, <s:1> て チタップを チタップを チタップを チタップを evaluate 価を by た た った. , when life measuring の マ ル チ タ ッ プ を using す る こ と で, 従 の way of measuring (シ ン グ ル の time 窓 を with い て measuring す る) よ り time 窓 の ス キ ャ ニ ン グ が necessary な く な っ た た め, determination of time を は る か に shortening す る こ と が で き, リ ア ル タ イ ム 蛍 light イ メ ー ジ ン グ の possibility be presently を confirm し た. Finally に, this study を し て, charge - adjustable element structure と し て 2 and 4 o 'clock び ま で action confirmed が で き て お り, そ の principle を with い た 蛍 semiconductor light life イ メ ー ジ ン グ element child に よ る や, new functional endoscopy マ ル チ タ ッ プ change に base づ く 蛍 masato light phase spectral の multi-point measuring element at the same time the son の be の foundation are built か が れ た こ と は, academic Youdaoplaceholder0 に, the development of the medical and health industry にお に て に is of great significance in て な.

项目成果

A High Time-Resolution CMOS Image Sensor with 2-Tap Lock-In Pixels Used for Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy

用于荧光寿命成像显微镜的具有 2-Tap 锁定像素的高分辨率 CMOS 图像传感器

• 发表时间: 2015
• 作者: M-W. Seo;K. Kagawa;K. Yasutomi;Y. Kawata;N. Teranish;Z. Li;S. Kawahito
• 通讯作者: S. Kawahito

An ultra-high-speed compressive multi-aperture CMOS image sensor

一种超高速压缩式多孔CMOS图像传感器

• 发表时间: 2014
• 作者: F. Mochiduki;T. Takasawa;K. Kagawa;M.W. Seo;K. Yasutomi,S. Kawahito
• 通讯作者: K. Yasutomi,S. Kawahito

10x10-pixel 606kSIs multi-point fluorescence correlation spectroscopy CMOS image sensor

10x10 像素 606kSI 多点荧光相关光谱 CMOS 图像传感器

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Kagawa;T. Takasawa;B. Zh ang;M. W. Seo;K. Imai;J. Yam amoto;M. Kinjo;S. Terakawa;K. Yasutomi;S. Kawahito
• 通讯作者: S. Kawahito

カスタムCMOSイメージセンサとLCOS-SLMを用いた深部観察が可能なマルチビーム共焦点顕微鏡の提案と基本実証

能够使用定制 CMOS 图像传感器和 LCOS-SLM 进行深度观察的多光束共焦显微镜的提案和基本演示

• 发表时间: 2013
• 作者: 徐 珉雄;香川 景一郎;川人 祥二;瀧口 優;高本 尚宜;岡崎 茂俊;井上 卓;寺川 進
• 通讯作者: 寺川 進

A custom CMOS imager for multi-beam laser scanning microscopy and an improvement of scanning speed

用于多光束激光扫描显微镜的定制 CMOS 成像仪和扫描速度的改进

• 发表时间: 2013
• 作者: M.-W. Seo;K. Kagawa;K. Yasutomi;S. Kawahito
• 通讯作者: S. Kawahito