コンプレックス光波面整形を基軸とする光アクセス可能なマウス脳空間の飛躍的拡大

基于复杂光学波前整形的光学可访问小鼠大脑空间的显着扩展

基本信息

批准号：
21H01393
负责人：
渋川敦史
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

―近赤外光高速波面整形システムによるマウス脳深部への集光技術の開発―昨年度は，世界最速となる一次元空間光変調手法(1D-SLM)の開発に成功した．今年度，昨年度に出願した当該技術に関する国内特許が認定され，さらには当該技術に関するPCT出願を行った．また，開発技術の成果発表として，論文投稿を完了し，現在査読中である．今年度，世界最速1D-SLMを基盤とした高速閉ループ型の波面整形システムの構築を行っている．現状，目標とする10ミリ秒の応答速度を持った閉ループを実現しており，今後は今後1ミリ秒以下の応答速度の実現を目指す．―マウス脳皮質全体をカバーする超広視野対物レンズの開発昨年度は，世界最速1D-SLMを基盤とした散乱レンズの原理実証を行った．その結果，開口数0.5と5mmの視野を同時実現できる散乱レンズを実験的に実証することができた．開口数0.5のオリンパス対物レンズの視野と比べて，およそ5倍の視野拡大に成功した．この開発技術の成果発表として，論文投稿を完了し，現在査読中である．一方で，今年度，散乱レンズは，0.1%程度の極めて低い光利用効率しか達成できない事が実験的に判明した．この点は，神経細胞の蛍光計測を行う上で，本質的な問題となることが分かった．そこで，今年度は，散乱レンズのアプローチを断念し，全く異なるアプローチでマウス脳皮質全体をカバーする超広視野レンズの実現をめざした．具体的には，空間光変調器による波面補償を前提とすることで，収差を許容する対物レンズを設計することを検討した．

- 使用近红外光高速波前整形系统开发小鼠大脑深处的光聚焦技术 - 去年，我们成功开发了世界上最快的一维空间光调制方法（1D-SLM）。本财年，我们去年申请的这项技术的国内专利获得了批准，我们还对该技术进行了PCT申请。此外，我们已经完成提交一篇论文来展示我们开发的技术的结果，目前正在接受同行评审。今年，我们正在构建基于世界上最快的一维SLM的高速闭环波前整形系统。目前我们已经实现了10毫秒响应速度的闭环，这是我们的目标，未来我们的目标是实现1毫秒或更小的响应速度。 - 开发覆盖整个小鼠大脑皮层的超广角物镜去年，我们展示了基于世界上最快的一维SLM的散射透镜的原理。因此，我们能够通过实验证明一种可以同时实现 0.5 数值孔径和 5 毫米视场的散射透镜。与数值孔径为0.5的奥林巴斯物镜的视场相比，我们成功地将视场扩大了约5倍。已经提交了一篇论文来宣布这项开发技术的结果，目前正在接受同行评审。另一方面，今年实验发现散射透镜只能实现0.1%左右的极低光利用效率。事实证明，这一点是进行神经元荧光测量时的一个基本问题。因此，今年我们放弃了散射透镜的方法，旨在使用完全不同的方法创建一个覆盖整个小鼠大脑皮层的超广角透镜。具体来说，我们考虑通过假设使用空间光调制器进行波前补偿来设计一种能够容忍像差的物镜。