研究開発された技術紹介

本プロジェクトにおいてバイオイメージングにおいて必要十分な仕様を満たすフェムト秒ファイバレーザーを開発した。すでに開発済みの1040nm帯レーザーに920 nm帯レーザーが加わることにより、バイオイメージング分野におけるユーザニーズを広く満たすことができると考えている。従来の1台の高額なレーザーですべての波長を網羅するコンセプトとは異なり、ユーザーが必要な波長のレーザーを選択して購入し、ユニットボックスにカードリッジのように差し込んで使用することを想定している。従来のフェムト秒固体レーザーに対してコスト10分の1以下のコストでレーザー光源を提供できるので、それらを利用する計測装置も大幅にコストダウンできる。

・920nmフェムト秒レーザー
-中心波長920nm、平均出力200mW、パルス幅250 fs、繰返し周波数16MHz
-USB接続によるレーザー発振の外部制御も可能

・630nmサブナノ秒レーザー
-Pr/Yb共添加ZBLAN光ファイバを使用した発振器の構築
-中心波長635nm、平均出力25mW、パルス幅約700ps、繰返し周波数3.5MHz

バイオイメージングのためのファイバレーザーシステムの要素技術開発に成功した。レーザー発振器および増幅器の構築、パルス圧縮器の構築を達成した。多光子顕微鏡計測システムと組み合わせることにより、基準サンプル(牛肺動脈の欠陥細胞)の多光子顕微鏡像を取得できることを確認した。

N. Sultana, M. Nishiura, and T. Shioda, "Nonlinear polarization rotation based 635 nm praseodymium doped mode-locked fiber laser," Appl. Phys. Express 17(11), 112002 (2024).
doi.org/10.35848/1882-0786/ad8a15

西浦 匡則, ディン タイ バオ, 塩田 達俊, "可視スーパーコンティニューム生成のための 635 nm ノイズライクパルスファイバレーザー," 第72回応用物理学会春季学術講演会 2025年3月
https://pub.confit.atlas.jp/ja/event/jsap2025s/presentation/15p-P01-7

・大学・研究機関・企業でのライフサイエンス研究における多光子顕微鏡での生体観察
・創薬・医療分野での研究開発、検体検査、臨床試験でのバイオイメージング
・蛍光タンパク質(YFP、mCherry、CFP、GFP)の励起による生体内可視化
・自家蛍光(コラーゲン、NADPH、リボフラビンなど)の観察
・半導体ウェア評価用レーザー顕微鏡での結晶品質評価(SiCやGaNなどのパワー半導体)
・多光子内視鏡による医療診断
・従来の共焦点顕微鏡市場への価格破壊による市場拡大
・顕微鏡とレーザー光源をパッケージしたシステムでの包括的ソリューション提供

レーザー光源の寿命や故障のために多光子顕微鏡システムを死蔵してまっているユーザーに対してレーザー光源の置き換えを提案している。一部潜在顧客にデモ品を貸し出しをしており、今後の光源換装サービスの立ち上げの準備を行っている。また光源と顕微鏡を一体化した安価な計測システムの開発を進めており、光源製品としての販売と光源を組み込んだシステム製品の販売の２本柱の事業化を計画している。

・従来のフェムト秒固体レーザーに対してコスト10分の1以下、サイズ10分の1以下を実現
・メンテナンスフリーのファイバレーザー特性による低ランニングコスト
・空調管理コストの削減による安定性、保守性の向上
・ユーザーが必要な波長のレーザーを選択購入できるカスタマイズ性
・レーザーから顕微鏡までファイバ伝送による波長切替え時の光学調整不要
・ユーザフレンドリーな操作性
・バイオイメージング分野でほとんどのユーザニーズを満たす波長ラインナップ(630 nm, 920nm、1040nm、1064nm)

令和9年度からレーザー光源販売開始、令和10年度から年間30台以上の販売を目指している。販売ルートは顕微鏡メーカーへの販売、顕微鏡ユーザーへの販売、顕微鏡システムとしての販売の三つに分類される。新たな事業展開として半導体ウェア評価用レーザー顕微鏡が次のターゲットとなり、バイオ分野以外への水平展開が期待される。ファイバレーザー光源を組み込んだ計測システムの販売も可能性があり、光源と計測システムが一体化したトータルソリューションの提案も平行して進める。国内のバイオ系研究者に対して潜在需要検証のためのヒアリングを進めている。

・装置筐体化・ユーザビリティの向上: スイッチ一つでレーザー出力される制御機能、顕微鏡メーカーのシステムに接続される通信インターフェイスが必須
・長期安定性の評価: バイオイメージングでは1週間にわたる連続計測があり、産業装置では24時間365日の安定したレーザー発振が求められる
・製造バラツキ評価/製造体制の確立: 複数台のレーザーシステム構築による性能評価データの蓄積、製造容易性向上のための設計改良、量産製造体制の確立
・既存顕微鏡システムへの統合: 適切な光学フィルター選定、ビーム径・分散量などのレーザー出力調整、顕微鏡光路調整などのサービス提供体制構築
・自社計測システムへの開発: 光源システムと顕微鏡システムを統合する制御ソフトウェア開発

製薬メーカーなど顕微鏡として最終製品を必要とする顧客に対して計測システムと一体化する形で自社のレーザー技術製品をできるようにしたい。