生理環境下での細胞測定に適した近接場テラヘルツ顕微鏡の開発とその応用

适用于生理环境下细胞测量的近场太赫兹显微镜研制及其应用

• 批准号: 20K20536
• 负责人: 芹田 和則
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20536/
• 关键词: テラヘルツイメージング; 局所テラヘルツ分光; 細胞計測; ラベルフリー; 癌イメージング; 非線形光学; 機械学習; テラヘルツ; 乳癌; コメドDCIS; 非線形光学結晶; テラヘルツ分光; 非浸潤性乳管癌; 光整流; 浸潤性乳管癌; 細胞

構築したテラヘルツバイオ顕微鏡であるSPoTS顕微鏡において、空間分解能を数マイクロメートルまで改善することに成功した。これは発生するテラヘルツ波の波長の約400分の1に相当する。これを波長1.5μm帯フェムト秒ファイバーレーザー、アパーチャーレスのシステム設計で達成することができた。サンプルとして主に癌細胞や微小な生体関連サンプルを取り上げて、局所テラヘルツ分光とイメージングを行った。その結果、一部のサンプルにおいて、その特性に関わる特異な信号応答の変化を観測することができた。現在も引き続き、専門家と活発に議論を行っている。また、将来的なテラヘルツ診断システムとしての利用を視野に、新しく機械学習を取り入れ、取得した癌テラヘルツイメージから正常組織と癌組織とを識別する画像処理法を構築した。さらに様々な微小な生体サンプルを3次元復元できるプロトコルを新しく提案・構築した。

我们成功地将 SPoTS 显微镜（一种太赫兹生物显微镜）的空间分辨率提高到了几微米。这相当于所生成的太赫兹波波长的大约 1/400。这是通过使用 1.5 μm 波长带的飞秒光纤激光器和无孔径系统设计实现的。我们使用局部太赫兹光谱和成像，主要使用癌细胞和小型生物样本作为样本。因此，我们能够观察到与某些样品特征相关的信号响应的独特变化。目前，我们正在继续与专家进行积极讨论。此外，为了将其用作未来的太赫兹诊断系统，我们结合了新的机器学习来创建一种图像处理方法，以从获取的癌症太赫兹图像中区分正常组织和癌组织。此外，我们提出并构建了一种新的协议，可以重建各种微观生物样本的三维重建。

项目成果

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

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

テラヘルツ波産業創成の課題と展望（走査型テラヘルツ点光源による非染色早期がん検査システムとマイクロ流路チップ）

打造太赫兹波产业的挑战与前景（使用扫描太赫兹点光源的非染色早期癌症检测系统和微流控芯片）

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanaka Takahisa;Kato Taro;Yajima Takeaki;Uchida Ken;斗内政吉監修（芹田和則，第6章，第4節 担当）
• 通讯作者: 斗内政吉監修（芹田和則，第6章，第4節 担当）

北京科技大学(中国)

北京科技大学（中国）

固浸レンズを使用した高分解能走査テラヘルツ波点光源顕微鏡の開発

采用固体浸没透镜的高分辨率扫描太赫兹波点源显微镜的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 東 昇;坂本典耶，村上博成，斗内政吉，芹田和則
• 通讯作者: 坂本典耶，村上博成，斗内政吉，芹田和則