Insertion type fluorescent imaging device using front light source and angle selective imaging

使用前光源和角度选择性成像的插入式荧光成像装置

• 批准号: 21H03809
• 负责人: 笹川 清隆
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03809/
• 关键词: イメージセンサ; 蛍光観察; 生体埋植デバイス; フロントライト; 脳機能計測

本研究の目的は、刺入型イメージングデバイスにおいて数 μm 程度の空間分解能を達成し、細胞体からの蛍光を検出できる観察性能を実現することにある。生体内の蛍光観察には高い励起光除去性能が必要であり、撮像面上への励起光源配置は、従来のレンズレス蛍光観察系では現実的ではなかった。これに対し本研究では、我々が提案した高性能フィルタ構造と光導波露によるフロントライト構造でこの問題を解決することを目指している。令和4年度は、フロントライト構造による励起光照射を実現するためフォトリソグラフィ法による導波路上への回折パターン形成を行った。一次試作には、機械的特性が良好であり、マイクロ流路形成等に広く用いられているSU-8を用いた。これにより、光を回折させ、励起光を観察対象に照射可能であることを確認した。同時に回折された光がイメージングデバイス側にも照射されることになる。しかし、照射角はほぼ一定となるため、これまでに作製してきたハイブリッドフィルタ構造により、高い効率で励起光を除去することができることを確認した。また、フロントライトを搭載したデバイスを用いて蛍光ビース等の蛍光観察が可能であることを実証した。イメージングデバイスは、レンズレス構成となっているため、空間分解能については、フロントライトデバイスの厚みに応じた低下が見られた。今後、レンズレス構造の最適化や画像処理による空間分解能改善の手法の検討も行う必要があると考えられる。

本研究的目的是利用植入式成像装置实现数μm的空间分辨率，并实现可检测细胞体荧光的观察性能。体内荧光观察需要较高的激发光去除性能，而将激发光源放置在成像表面上对于传统的无透镜荧光观察系统来说并不实用。在本研究中，我们旨在通过我们提出的高性能滤光片结构和使用光波导曝光的前光结构来解决这个问题。 2020年，我们利用光刻技术在波导上形成衍射图案，利用前光结构实现激发光照射。对于第一个原型，我们使用了 SU-8，它具有良好的机械性能，广泛用于形成微通道。由此确认能够使光衍射并用激发光照射观察对象物。同时，衍射光也照射到摄像元件侧。然而，由于照射角度几乎是恒定的，我们证实我们迄今为止创建的混合滤光片结构可以高效地去除激发光。我们还证明，使用配备前灯的设备可以对荧光珠和其他物体进行荧光观察。由于成像装置具有无透镜配置，因此空间分辨率随着前光装置的厚度增加而降低。未来需要考虑如何优化无透镜结构，通过图像处理提高空间分辨率。

项目成果

Polarization Image Sensor for Highly Sensitive Polarization Modulation Imaging Based on Stacked Polarizers

基于堆叠偏振器的高灵敏度偏振调制成像偏振图像传感器

• DOI: 10.1109/ted.2022.3140288
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 3.1
• 作者: Kiyotaka Sasagawa; Ryoma Okada; Makito Haruta; Hironari Takehara; Hiroyuki Tashiro; Jun Ohta
• 通讯作者: Jun Ohta

Implantable fluorescent imaging device with hybrid filters

具有混合滤光片的植入式荧光成像装置

• 发表时间: 2022
• 作者: Kiyotaka Sasagawa; Yasumi Ohta; Makito Haruta; Hironari Takehara; Hiroyuki Tashiro;Jun Ohta
• 通讯作者: Jun Ohta

An implantable multimodal sensor for optical and electrophysiological recording of mouse brain activity

用于小鼠大脑活动光学和电生理记录的植入式多模式传感器

• 发表时间: 2022
• 作者: Kenji Sugie; Ryoma Okada; Yasumi Ohta; Hironari Takehara; Makito Haruta; Hiroyuki Tashiro; Kiyotaka Sasagawa; Jun Ohta
• 通讯作者: Jun Ohta

イメージングおよび細胞外電位同時計測機能を有する生体埋植マルチモーダルセンサ

具有成像和细胞外电位同时测量功能的活体植入式多模态传感器

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉江 謙治; 笹川 清隆 ;岡田 竜馬; 竹原 浩成; 春田 牧人; 田代 洋行; 太田 淳
• 通讯作者: 太田 淳

Lensless dual-color fluorescence imaging device using hybrid filter

使用混合滤光片的无透镜双色荧光成像装置

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac3ef2
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kulmala Natcha; Kiyotaka Sasagawa; Thanaree Treepetchkul; Hironari Takehara; Makito Haruta; Hiroyuki Tashiro; Jun Ohta
• 通讯作者: Jun Ohta