RIES

Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

北海道大学
電子科学研究所

LAST UPDATE 2021/06/07

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    渋川敦史　Atsushi SHIBUKAWA
    准教授　Associate Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    北海道大学電子科学研究所
    Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

    生命科学研究部門　光情報生命科学研究分野
    Biology and Life Sciences, Laboratory of Information Biophotonics

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    ホログラフィ
    コンプレックス波面整形
    散乱レンズ
    メタサーフェス
    生体イメージング
    光遺伝学
    Holography
    Complex wavefront shaping
    Scattering lens
    Meta surface
    Bioimaging
    Optogenetics
研究テーマ
Research Subject
コンプレックス波面整形による光散乱のコントロール
Research Subject Control of optical scattering with complex wavefront shaping

研究の背景 Background

複雑な空間位相変調を駆使したコンプレックス波面整形技術は，これまで障害物と捉えられてきた光散乱をコントロール可能にする．この波面整形技術によって，例えば「生体組織における光多重散乱を補償すること」や「散乱媒質を意図的に組み合わせた新規光デバイスの創出」が期待できる．

Complex wavefront shaping via spatial phase modulation enables us to control light scattering, which has been regarded as an obstacle to date. This novel technique is expected to allow, for example, to compensate multiple light scattering in biological tissues and to create novel optical devices with the help of scattering media.

研究の目標 Outcome

多光子顕微鏡ではアクセスできないマウス脳の2mm以上の深さに，可視光の光スポットを生成することを目指す．また，新規散乱レンズを設計・開発することで，500nmの空間分解能と10mmの広視野を兼ね備えたインビボイメージングを実現し，マウス脳皮質全体における光観察・操作を目指す．

We first aim to generate a focal spot of visible light at a depth of more than 2 mm in the mouse brain, which has been inaccessible with multiphoton microscopy. By designing and developing a novel scattering lens, we also aim to achieve in vivo imaging with a spatial resolution of 500 nm and a wide field of view of 10 mm for optical observation and manipulation in the entire mouse brain cortex.

研究図Research Figure

Fig. 1. Scattering lens assisted by a disorder-engineered metasurface.

Fig. 2. High-resolution wide-FOV fluorescence imaging of Giardia lamblia cysts by the scattering lens.

Figure3. Research goal. (a)Deep tissue focusing using complex wavefront shaping. (b)Optical-resolution access into the entire mouse brain cortex by the scattering lens.

文献 / Publications

(1) J. Phys. Chem. Lett., 11, 6214(2020). (2) Biochem., 59, 218(2019). (3) Biochem., 58, 2934 (2019). (4) Nat. Photon., 12, 84 (2018). (5) Optica, 3, 1107 (2016). (6) Biomed. Opt. Express, 6, 4619 (2015). (7) Opt. Express, 22, 11918 (2014). (8) Opt. Express, 22, 3968 (2014).

研究者HP