量子限界を超える生物学的計測

摘要

生きた細胞の観察では，標本の損傷を避けるため，観察光のパワーは低く抑えなければならない.しかし，通常は，パワーを抑えることにょりSN比が低下し，計測精度が落ちる.著者らは，細胞内に存在する脂肪顆粒をプローブとした細胞質の粘弾性計測において，非古典的な光の状態を用いることにょり，パワーを抑えつつ計測精度の向上を実現した.これは，細胞内でブラウン運動する脂肪顆粒の位置変化を光で測定し，その統計的性質をみることにょり，脂肪顆粒周辺の粘弾性を計測する.ここでは，光ピンセットで捕捉した脂肪顆粒にプローブ光を照射し，その散乱光と背景光から得られる干渉の強度変化から位置変化を計測し，背景光としてスクイーズド状態を用いることにょり，ショットノイズを抑え，計測精度を向上させた.プロ一ブ光に振幅変調を加え，検出器でロックイン計測することにょり，ノイズの影響を抑えただけでなく，本来低周波帯域にある位置変化をスクイーズド状態の利用しやすい高周波帯域に移して計測できた.スクイーズド状態を用いた本計測手法を使うことにょり，通常のコヒーレント状態を用いた計測に対して42%少ないパワーで同じ精度を達成できた.（図4，文献32）