hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規電子顕微鏡ラベルを用いた超分子多型の1分子観察と溶液熱力学の確立

多量体蛋白質や蛋白質会合体の超分子多型(サブユニット構造ゆらぎ)について電子顕微鏡による1分子解析法を開発するためシャペロニンGroELを用いて研究を行った。GroELは7量体の環状構造2つが結合することで直径約14nm、高さ約15nmという比較的大きな立体構造を形成する蛋白質であり、蛋白質の多型のモデルとして都合がよい。ラベル剤としてはMonomaleimido Nanogoldを選んだが、これは共有結合により蛋白質のCysに特異的に結合する金クラスター(直径1.4nm)であり、高いコントラストが得られることから電子顕微鏡により観察しやすい利点がある。天然構造状態のGroELは表面に3つのCysを持つ。金クラスターでのラベル化を試みたが、実際にはCysが金クラスターと結合するのに十分なほど蛋白質表面に位置しないことからラベル化されなかった。そこで全てのCysをAlaに置換し、242番のAlaをCysに置換したミュータントGroELを利用することで部位特異的なラベル化を試みた。ラベル化されたGroELをGold Enhanceによるブロッティングと電子顕微鏡観察により解析した。さらにラベル化されたGroELをゲルろ過クロマトグラフィにより未反応の金クラスターから分離精製したところ、GroELの上部に黒いドットとして金クラスターが存在することを電子顕微鏡により観察することができた。現在この方法を用いてADPやATPによるGroELの形態変化と、同一視野を傾斜することにより得られる金クラスター間の距離情報の変化を調べているところである。電子顕微鏡で蛋白質や蛋白質複合体(超分子)の構造を1分子毎に直接観察し、その構造多型をナノメートルスケールで研究する手法は確立していない。そもそも電子線損傷のため蛋白質1分子の構造をナノメートルの分解能で見ることは不可能である。云わゆる極低温電子顕微鏡を用いても構造分解能は23nmを越えない。機能と連関させて超分子多型を観察するには少なくとも0.5nmの分解能を必要とする。このような互いに相容れない条件をみたす方法として新規電子顕微鏡ラベルを用いた新しい電子顕微鏡手法の開発を試みた。骨子は多量体構造を持つ超分子に反応性残基(システインなど)を導入し、その導入残基を通じて電子顕微鏡用ラベルを複数個(多量体数の整数倍)超分子表面に導入し、その多点ラベルを電顕的に観察する。超分子の構造変化が多点ラベルの相対距離に変化を与えればそれが観察され、間接的に多型構造が知れる。本手法のモデル系として2つの巨大蛋白質、フェリチンとGroELを選び、予備実験を行った。フェリチンの表面の特定部位に電顕用ラベル標識を導入するため単量体にシステイン残基を遺伝子工学的に導入した。GroELはシステイン残基を各単量体が3個保持しているが、これらは表面になく標識困難であることがわかった。GroEL表面に新たにシステイシ残基を遺伝子工学的に導入し、金11個の原子よりなるウンデカゴールドの特異的標識を行った。ウンデカゴールドは予想通り表面に標識された。ウンデカゴールドは約1nmの直径を持つので、その中心で計れば距離計測は0.5nmの分解能を持つと予測され、現在観察を試みている。
唐・宋間における支配層の構成と変動に関する基礎的研究

1.本研究の目的は、唐・宋間における支配層の階層的・地域的構成とその変動状況に関する基礎的データを、最近爆発的に多量に公刊されつつある当代の新史料集を2年間に亙って精査したうえ、報告書としてまとめあげること、であった。そしてこの2年間の研究実績を略述すると以下の如くなる。2.(1)まず唐代史部門では、(1)吉岡真が唐朝最盛期の中央官僚機構内要職就任メンバーに関する伝記・系譜史料・墓誌写真を収集、分析し玄宋朝の政権内部構成とその変遷過程や就任官人群の地域・階層的特質を容易に一覧しうる「人的構成年表」とその基となる「史料考証」を作製した。(2)更に吉岡は唐代官人多人数の分析作業にとっては必須の史料である現存唐代墓誌約40005000点の系統的整理を進め、従来の文集・漢籍に収録の唐誌=草稿・録文に加えて、近刊の『千唐誌』北京図書館蔵誌・『随唐五代墓誌〓編』など新公刊の唐誌拓写真多数を精査・編年整理を行いつつあり、近い将来、現存唐代墓誌の全体を見通すことが出来る総合目録を公表する予定がある。(2)次に宋代史では寺地遵が、南宋朝政権の崩壊期における地域事情の解明に着手し、その一例として台州黄厳県の地域発達の過程を地方誌・鐘銘・墓誌等の新史料を駆使して復元し、在地支配集団を核とした官民一体の「地域」=黄厳が南宋末に実現したこと、まさにこのことが南宋崩壊期に浙東地方では数少ない、モンゴル軍への軍事的抵抗が、在地地主の連合によってこの黄厳県で試みられた歴史的背景であったことを克明に分析した。3.以上この2年間に亙る研究実績の内容は、別途提出の『研究成果報告書』の中にその実績の一部が盛り込まれている。1.本研究の目的は,唐・宋間における支配層の階層的・地域的構成とその変動状況に関する基礎的デ-タを,最近爆発的に多量公刊されつつある当代の新史料集を2年間かけて精査したうえ,まとめあげることにある。2.(1)この課題に対して,1年目の平成3年度は,吉岡真(研究代表者)が,唐朝最盛期(8世紀前半)の中央官僚機構内要職就任者に関する伝記・系譜史料を収集・整理し,当時の政権内部の人的構成とその変遷過程や官僚群の地域的・階層的特質を把握し,またその状況を一覧できるよう“人的構成年表"を作成中である。(2)更に,吉岡は,以上の分析作業にとっては必須の史料である唐代墓誌(現存のもの数千点)の総合的調査に取りくみ,文集・石刻史料漢籍に収録の唐墓誌(録文)に加えて,近刊の北京図書館所蔵唐墓誌拓本写真3,000余点を石刻学的・考古学的に分析・整理し,以上の現存唐墓誌の年代順総合目録と各々の解説を作成・執筆中である。(3)次に,寺地遵(研究分担者)は,従来の研究では不明確であった南宋朝政権の崩壊・解体過程の解明に取りくみ,その際,南宋末期における政権の解体と政権の基礎となる地域の自立化との関連に注目し,その一例として,台州黄巌県の開発過程とそこに見られる官民双方の対立・依存状況を,近刊の地方志・金石誌・墓誌銘集等から収集した史料から詳細かつ動的に分析し,又,かかる状況を示す基礎的デ-タとして,基本的史料条文目録・黄巌県地域発達図・社会的,人的組織表を作成中である。

3.以上の如く,当初の研究目的・実施計画は,今年度はほぼ完全に達成することができ,来年度はかかる調査を補充・修正して,その研究成果を報告書としてまとめあげ,公表する予定である。1.本研究の目的は,唐・宋間における支配層の階層的・地域的構成とその変動状況に関する基礎的データを,最近爆発的に多量に公刊されつつある当代の新史料集を2年間に亙って精査したうえ,報告書としてまとめあげること,であった。そしてこの2年間の研究実績を略述すると以下の如くなる。2.(1)まず唐代史部門では,(1)吉岡真が唐朝最盛期の中央官僚機構内要職就任メンバーに関係する伝記・系譜史料・墓誌写真を収集,分析し,玄宗朝の政権内部構成とその変遷過程や就任官人群の地域・階層的特質を容易に一覧しうる「人的構成年表」とその基となる「史料考証」を作製した。(2)更に吉岡は唐代官人多人数の分析作業にとっては必須の史料である現存唐代墓誌約40005000点の系統的整理を進め,従来の文集・漢籍に収録の唐誌=草稿・録文に加えて,近刊の『千唐誌』・北京図書館蔵誌・『隋唐五代墓誌〓編』など新公刊の唐誌拓写真多数を精査・編年整理を行いつつあり,近い将来,現存唐代墓誌の全体を見通すことができる総合目録を公表する予定である。(2)次に宋代史では寺地遵が,南宋朝政権の崩壊期における地域事情の解明に着手し,その一例として台州黄巌県の地域発達の過程を地方志・鐘銘・墓誌等の新史料を駆使して復元し,在地支配集団を核とした官民一体の「地域」=黄巌が南宋末に実現したこと,まさにこのことが南宋崩壊期に浙東地方では数少ない,モンゴル軍への軍事的抵抗が,在地地主の連合によってこの黄巌県で試みられた歴史的背景であったことを克明に分析した。3.以上この2年間に亙る研究実績の内容は,別途提出の『研究成果報告書』の中にその実績の一部が盛り込まれている。
複数の相互作用を導入した多機能ソフトマテリアルの創製

超分子架橋ユニットとして電子ドナー(D)と電子アクセプター(A)との相互作用に注目した。両者からなる電荷移動錯体(CT錯体)の可逆的な結合・解離を利用すれば色調変調や自己修復のような機能発現が期待される。本研究では、Dにピレンを、Aとしてトリニトロベンゼン誘導体を用い、これらのユニットを高分子側鎖に導入することで高分子鎖が物理的に架橋されるシステムを設計した。DとAを有するランダムコポリマー(DA-copolymer)を合成した。DA-copolymerは、スクシンイミジル基を導入したポリマーとD、A部位に対応する誘導体を側鎖に縮合させることで得た。高分子の主鎖にはアクリルアミド(AAm)、トリエチレングリコールアクリレート(TEGA)の2種類を用いた。主鎖成分にAAmを用いたDA-copolymerの高濃度溶液(17 wt%)について物理的特性を調べるために、粘弾性の測定を行った。DA-copolymer中のDとAの導入率の増加に伴い、弾性率が上昇することが明らかになった。弾性率の上昇には、高分子鎖間でのCT錯体形成が寄与していると考えられる。主鎖成分にTEGAを用いたDA-copolymerの乾燥体について、様々な速度で引っ張り試験を行った結果、TEG-DA-copolymerは、引っ張り速度に依存して応力・歪みが向上した。これは化学架橋体には見られない挙動であるため、CT錯体の解離挙動の違いによって起こっていると考えられる。この解離挙動について更なる知見を得るために、TEG-DA-copolymerについて繰り返し引張試験を行った。その結果、化学架橋体と比べてヒステリシスが多く残ること、各歪みの帰りの応力よりも次の歪みの行きの応力の方が上回っていることから、TEG-DA-copolymerでは、早いタイムスケールでCT錯体が再結合していることが示唆された。TEG-DA-copolymerは加熱ー放冷処理を行うことで応力・歪みともに上昇し、強度と靭性が向上することを見出した。このような挙動は化学架橋高分子ゲルでは見られないことから、DA錯体の形成が高分子の物性を大きく変化させている、たいへん興味深い結果が得られたため。電子ドナー・アクセプターを同一高分子の側鎖に導入することで、化学架橋高分子材料よりも力学強度と靭性が高くなる超分子材料を得ることができた。このような超分子材料において、さらに架橋部位の変形が大きく起こる素子を導入することで、外部刺激に応じて形を自由に変えることができるようになると期待される。今後、架橋部位にタンパク質や水素結合・配位結合ユニットを導入して、外部からの物理的力を受けて構造が可変するような材料を創製する。本研究では複数の非共有結合因子を導入した、様々な応力に耐えうる柔らかくて壊れにくい高分子材料を創製する。その分子設計として下記の3つの要素を導入した機能性高分子材料システムを構築する。その3要素は、[1]家屋の耐震構造に学ぶ筋交い型構造ユニット、[2]振動を吸収し得るダンパー的構造ユニット、[3]ポリマーネットワーク構造の強度を補強するような添加物である。これらの機械的な高分子鎖間の連結により新たな機能性超分子材料システムを構築することを目的としている。本年度は、長鎖アルキルカルボン酸を側鎖に有するポリマーとアルキル鎖が貫通できる空洞を持った環状化合物を有するポリマーを合成した。これらを混合した後、カルシウムイオンを添加することでゲルを形成させ、2種類のポリマーが「擬ロタキサン」構造を形成した状態で、カルシウムイオンがポリマー側鎖を連結することにより「カテナン」構造を有する超分子材料を合成することができた。その際に、長鎖アルキルカルボン酸を側鎖に有するポリマーのみの水溶液にカルシウムイオンを添加したときもポリマーネットワーク構造体が生成し、ゲル状になることを見出した。さらに、ABA型ブロックポリマー末端にウレイドピリミジノン(UPy)と2,2'-ビピリジン(bpy)を組み込み、Upyの四点水素結合形成と、bpyと遷移金属イオンとのキレート錯体形成を利用した超分子材料合成を行った。この超分子材料の力学特性、外部刺激応答性、自己修復性、形状記憶性などの機能について評価した。当初の予定通り、ホストーゲスト相互作用と配位結合による超分子材料、並びに水素結合とキレート錯体形成を利用した超分子材料合成を行うことができた。この超分子材料の力学特性解析が完了しており、順調に材料創製ができているため。

主鎖成分にTEGAを用いたDA-copolymerの乾燥体について、様々な速度で引っ張り試験を行った結果、TEG-DA-copolymerは、引っ張り速度に依存して応力・歪みが向上した。これは化学架橋体には見られない挙動であるため、CT錯体の解離挙動の違いによって起こっていると考えられる。この解離挙動について更なる知見を得るために、TEG-DA-copolymerについて繰り返し引張試験を行った。その結果、化学架橋体と比べてヒステリシスが多く残ること、各歪みの帰りの応力よりも次の歪みの行きの応力の方が上回っていることから、TEG-DA-copolymerでは、早いタイムスケールでCT錯体が再結合していることが示唆された。TEG-DA-copolymerは加熱ー放冷処理を行うことで応力・歪みともに上昇し、強度と靭性が向上することを見出した。このような挙動は化学架橋高分子ゲルでは見られないことから、DA錯体の形成が高分子の物性を大きく変化させている、たいへん興味深い結果が得られたため。本年度に合成した材料はホストーゲスト相互作用と配位結合を導入した系であるが、この系に疎水性相互作用ユニットを導入することで高分子間に働く力をさらに強め、これまでのゲルとは異なる物性が得られると考えた。今後、下記のような「ダンパー」型構造ユニットを導入した高分子材料の合成を行う。水系で強く働く相互作用、πーπ相互作用や疎水性相互作用を活用する。これらの相互作用が特定の2種類の化合物間で働くような分子設計を行う。ここでは、電荷移動錯体形成を利用する。電子ドナーと電子アクセプターをそれぞれ高分子側鎖に導入した線状高分子を合成し、この2種ユニットをポリマーに導入すると、側鎖間で電荷移動錯体が形成されると予想される。この錯体形成が複数箇所で起こることにより高分子鎖が架橋されることになる。低分子系の電荷移動錯体の会合定数は大きくないが、水溶性ポリマーによって水の中に分散された状態の電子ドナーと電子アクセプターの間の相互作用は、多点相互作用により低分子系の会合定数よりも大きくなると考えられる。電荷移動錯体形成により生じる新たな吸収帯をモニターすることで架橋点の情報を得る。電子ドナー・アクセプターを同一高分子の側鎖に導入することで、化学架橋高分子材料よりも力学強度と靭性が高くなる超分子材料を得ることができた。このような超分子材料において、さらに架橋部位の変形が大きく起こる素子を導入することで、外部刺激に応じて形を自由に変えることができるようになると期待される。今後、架橋部位にタンパク質や水素結合・配位結合ユニットを導入して、外部からの物理的力を受けて構造が可変するような材料を創製する。
水銀トリフラートを触媒とする新反応の開発と生理活性天然有機化合物の全合成

50年以上にわたって,海産性大型緑藻類の葉状体形成因子の追跡が行われ,2005年に至ってBacteroides phy.に属するZobellia uliginosaなどの活性株の培養液からThallusinが単離,構造決定された.Thallusinは非常に活性が強く,マキヒトエを使ったアッセイ系では最少有効濃度は1ag/mLと云う驚異的な低濃度で,アナアオサやボウアオノリに対しても葉状体形成活性を発現する.本研究者等はさらに一定量のThallusinを確保して詳細な生物活性試験を展開すること,並びに類縁体の活性試験を行うことを目的に,独自のオレフィン環化反応剤であるHg(OTf)_2を活用した炭素骨格の構築と,鈴木カップリングによる芳香環の導入を基軸として,ラセミ体の全合成研究を展開した.ホモファルネシルアセテートのHg(OTf)_2・PhNMe_2による環化生成物を,LiAIH_4で処理して二環性化合物をオレフィンの位置異性体混合物として収率94%で得た.アセチル化の後5mol%のHg(OTf)_2を触媒として,オレフィンの異性化を検討し,トルエン中,2時間の室温での反応で,四置換オレフィン体を与える事を見出した.アルデヒドに導き,グリコール酸誘導体と縮合させ,カーボネート保護体として,BF_3・Et_2Oによりエーテル環を構築した.エノールトリフラートに変換後,鈴木カップリングによりピリジン環を導入し,TBSを切断して,酸化,エステル化により14を導き,さらにCOを挿入してトリメチルエステル体とした.これは天然物由来のトリメチルエステル体と一致した.アルカリ加水分解して導いた(±)-Thallusinはマキヒトエの葉状体形成活性を示した.また,水銀トリフラート触媒反応を様々に工夫し,多くの有用な新反応を開発した.これらの研究成果は10編の学術論文,1編の総説,25件の学会発表,及び6件の招待講演において発表してきた.50年以上にわたって,海産性大型緑藻頬の葉状体形成因子の追跡が行われ,2005年に至ってBacteroides phy.に属するZobellia uliginosaなどの活性株の培養液からThallusinが単離,構造決定された.Thallusinは非常に活性が強く,マキヒトエを使ったアッセイ系では最少有効濃度は1ag/mLと云う驚異的な低濃度で,アナアオサやボウアオノリに対しても葉状体形成活性を発現する.本研究者等はさらに一定量のThallusinを確保して詳細な生物活性試験を展開すること,並びに類縁体の活牲試験を行うことを目的に,独自のオレフィン環化反応剤であるHg(OTf)_2を活用した炭素骨格の構築と,鈴木カップリングによる芳香環の導入を基軸として,ラセミ体の全合成研究を展開した.ホモファルネシルアセテートのHg(OTf)_2・PhNMe_2による環化生成物を,LiAlH_4で処理して二環性化合物をオレフィンの位置異性体混合物として収率94%で得た.アセチル化の後5mol%のHg(OTf)_2を触媒として,オレフィンの異性化を検討し,トルエン中,2時間の室温での反応で,四置換オレフィン体を与える事を見出した.アルデヒドに導き,グリコール酸誘導体と縮合させ,カーボネート保護体として,BF_3・Et_2Oによりエーテル環を構築した.エノールトリフラートに変換後,鈴木カップリングによりピリジン環を導入し,TBSを切断して,酸化,エステル化により14を導き,さらにCOを挿入してトリメチルエステル体とした.これは天然物由来のトリメチルエステル体と一致した.アルカリ加水分解して導いた(±)-Thallusinはマキヒトエの葉状体形成活性を示した.また,水銀トリフラート触媒反応を様々に工夫し,多くの有用な新反応を開発した.これらの研究成果は9編の学術論文,3編の総説,22件の学会発表,及び7件の招待講演において発表してきた.50年以上にわたって,海産性大型緑藻類の葉状体形成因子の追跡が行われ,2005年に至ってBacteroides phy.に属するZobellia uliginosaなどの活性株の培養液からThallusinが単離,構造決定された.Thallusinは非常に活性が強く,マキヒトエを使ったアッセイ系では最少有効濃度は1ag/mLと云う驚異的な低濃度で,アナアオサやボウアオノリに対しても葉状体形成活性を発現する.本研究者等はさらに一定量のThallusinを確保して詳細な生物活性試験を展開すること,並びに類縁体の活性試験を行うことを目的に,独自のオレフィン環化反応剤であるHg(OTf)_2を活用した炭素骨格の構築と,鈴木カップリングによる芳香環の導入を基軸として,ラセミ体の全合成研究を展開した.ホモファルネシルアセテートのHg(OTf)_2・PhNMe_2による環化生成物を,LiAIH_4で処理して二環性化合物をオレフィンの位置異性体混合物として収率94%で得た.アセチル化の後5mol%のHg(OTf)_2を触媒として,オレフィンの異性化を検討し,トルエン中,2時間の室温での反応で,四置換オレフィン体を与える事を見出した.アルデヒドに導き,グリコール酸誘導体と縮合させ,カーボネート保護体として,BF_3・Et_2Oによりエーテル環を構築した.エノールトリフラートに変換後,鈴木カップリングによりピリジン環を導入し,TBSを切断して,酸化,エステル化により14を導き,さらにCOを挿入してトリメチルエステル体とした.

これは天然物由来のトリメチルエステル体と一致した.アルカリ加水分解して導いた(±)-Thallusinはマキヒトエの葉状体形成活性を示した.また,水銀トリフラート触媒反応を様々に工夫し,多くの有用な新反応を開発した.これらの研究成果は10編の学術論文,1編の総説,25件の学会発表,及び6件の招待講演において発表してきた.
金属錯体の光化学をベースにした複合化光機能性物質に関する調査研究

平成16年度に行った基盤研究C(企画調査)「金属錯体を含む複合系の光機能性制御」の成果を基にして、本研究では前回の企画研究のメンバーに加え、半導体光触媒の研究者が加わり、より多面的かつ深化させた議論を行なった。平成18年度特定研究への申請を行うために、研究グループごとの研究集会を集中的に行った。また、研究分担者に加え、海外の研究者も参加するシンポジウムを主催し、この分野における世界的な連携について意見交換を行い、今後、継続的に協力していくことを確認した。さらに、今後、その重要性が増すと考えられる「多電子移動を駆動する触媒シンポジウム」を主催し、研究分担者を中心とした参加者に加え、電気化学の専門家も加えて、現状の把握と将来の問題点の洗い出しを行った。研究代表者と研究分担者との集中的な検討により、平成18年度特定研究での採択を目指した、「ダイナミックスピン:動的機能の創製・解析・制御」(研究代表者山内清語東北大学教授)を申請した。【活動概要】2)科学研究費基盤研究(C)企画研究「金属錯体を含む複合系の光機能制御」第2回会議(世話人:石田斉、民秋均、石谷治)(平成17年12月22日-12月24日)3)「多電子移動を駆動する触媒シンポジウム」(世話人:石谷治)(平成18年3月10日)4)特定研究に向けた集中討議:平成17年3月25日に、第3回全体会議を開催し、来年度の特定研究への申請に向け、さらに議論を進める予定である。
テストサンプルの観点を用いた画像認識法の研究

我々は複数のCNNを適応統合する方法を提案した.CNNは大きな見えの変動が含まれている場合,十分な性能が得られない.そこで,仕事を割り振るgating CNNと割り振られた見えを処理するexpert CNN群を用いる方法を提案した.実験により提案手法の有効性を示した.動画像中の対象を追跡する課題では,対象が他の対象に隠れてしまう時に精度が低下してしまう.そこで,隠れが起きているかどうかを判定し,隠れの場合には学習係数を変えながら追跡をした結果,従来法よりも高い精度で追跡できるようになった.私の研究室で独自に考案したPartial Least Squares(PLS)回帰を階層的に重ねていくstacked PLSを提案し、国内会議及び国際会議で発表した。この方法をMNISTという手書き文字認識のデータセットで従来法であるPCANetやConvolutional Neural Network(CNN)と比較し、遜色ない精度が得られることを確認した。また、画像の各画素のラベルを付ける画像ラベリングという問題では、CNNを画像の局所領域、中間領域、大局領域に適用することにより様々な観点から特徴量を得た。各領域から得られた特徴量を基に識別を行い、その結果を統合する方法を提案した。MSRC21データセットを用いた評価を行い、従来法と比べて最も高い精度が得られた。この結果を国内シンポジウム及び国際会議で発表した。また、ImageNetで学習済のCNNにより得られた特徴量は画像のカテゴリ識別に有効であることは既に報告されている。ここでは、CNNにより得られた特徴量からランダムに選択した2変数間の相関を用いた新たな特徴量を定義した。ランダムに特徴を選択するので、その組み合わせ数は膨大になるが、ここではSVMにより得られる重みをその特徴の重要度を見なすことにより、重要な特徴量の組み合わせを選択し、元の特徴量を用いるよりも高い精度が得られることを確認した。さらに、テストの観点を用いて識別を行う方式について研究し、精度を向上させることができた。対象追跡では、状況に応じた適応的な学習を導入することにより、隠れに強い追跡を実現した。従来法では対象が隠れている時でも一定の割合で学習をしていたが、ここでは類似度を用いて適応的に学習率を制御することにより、精度を向上させた。国際会議に投稿した論文が1件不採録となってしまったが、研究実績の概要で述べたようにいくつかの課題で成果が出ており、全体としておおむね順調に進んでいる。対象計数の問題では、対象の見えの変化が精度低下の要因になる。そこで、テスト画像の見えに応じて適応的に予測器を選択する方法を研究した。この研究では、Convolutional Neural Network(CNN)により予測器を複数個作成し、予測器とは別のgating CNNによりテスト画像に応じて予測器を選択する。学習もテストも同じ枠組みで行うため、学習の段階でも人間が介在することなく、gating CNNが見えに応じてどの予測器に学習させるかを決定する。これにより、見えに応じた予測器を自動的に獲得することができ、テスト時にも画像の見えに応じて予測器を選択することができる。実験によりテスト画像の見えに応じた処理の有効性を確認した。また、畳みこみとプーリングを繰り返すCNNの画像認識での有効性が示されている。高い性能を出す理由は階層的な特徴抽出にあると考えられる。そこで、与えられたデータから識別に有効な特徴量を抽出できるPartial Least Squares(PLS)回帰を用いて階層的に特徴抽出を行う方法を研究した。この方法を対象識別に応用し、階層的PLSの有効性を示した。実際の環境下での対象追跡では、対象同士のすれ違いや標識等の他の物体により追跡対象の一部が隠されることがある。しかし。従来の対象追跡法の多くは部分的な隠れに弱く、追跡精度が低下する要因になっている。追跡対象が隠れた場合に類似度が低下することに着目し、類似度を用いて追跡モデルの更新を適応的に行う方法を提案した。これをDATと呼ばれる追跡法と組み合わせることにより、高精度かつ高速な対象追跡を実現した。さらに、通常のRGB画像やLiDARデータから画像中の全画素にラベル付けを行うセマンティックセグメンテーションの問題にも取り組んだ。CNNにより得られた特徴の類似度と周辺との関係性を用いることにより精度を向上させた。対象計数、対象識別、対象追跡、セマンティックセグメンテーションなどの様々な画像認識問題の取り組み、有効性を示した。最終年度なので、提案した画像認識法を様々な分野に応用した。例えば、写真測量分野に応用し車に搭載したMobile Mapping Systemから取得されたレーザー反射オルソ画像からセグメンテーションを行った。従来の方法を用いると面積の小さいクラスの精度が低下してしまった。そこで、面積の小さいクラスの精度を上げるためにクラス毎の適切な画像サイズを用いて投票を行う方法や周囲の識別情報を用いて精度を高める方法を提案した。また、航空レーザーから取得した赤色立体地図をディープラーニングを用いてきれいにしたり、赤色立体地図からセグメンテーションを行う研究も行った。さらに、衛星画像から主要道路のみを検出する研究も行った。また、動画像への応用も行った。まずは動画像中の人や物体の追跡を行った。最近ではディープラーニングを用いた対象追跡の有効性が示されている。昨年度我々が提案した隠れに頑健な対象追跡法とディープラーニングベースの対象追跡法を状況によって使い分ける方法を提案した。世界中で対象追跡の精度評価に用いられているデータセットを用いた実験により提案手法の有効性を示した。また、動画像中の人間の行動を識別する課題にも取り組んだ。

時系列情報や局所的な動き情報をうまく利用しながらディープラーングを用いて識別する方法を提案した。HMDB51という人間の51種類の行動を含んだデータセットを用いて評価を行い、提案手法の有効性を示した。我々は複数のCNNを適応統合する方法を提案した.CNNは大きな見えの変動が含まれている場合,十分な性能が得られない.そこで,仕事を割り振るgating CNNと割り振られた見えを処理するexpert CNN群を用いる方法を提案した.実験により提案手法の有効性を示した.動画像中の対象を追跡する課題では,対象が他の対象に隠れてしまう時に精度が低下してしまう.そこで,隠れが起きているかどうかを判定し,隠れの場合には学習係数を変えながら追跡をした結果,従来法よりも高い精度で追跡できるようになった.対象追跡では、現在の見えと過去の対象の見え情報をうまく利用することにより、追跡精度を向上させる予定である。また、画像ラベリングではテストの観点や画素毎の各進度を導入し、画像毎に推論の進め方を変えることにより、一層精度を向上させる予定である。さらに、stacked PLSを用いた画像カテゴリ認識でもテストの観点を導入し、精度の向上を図る。また、如何にして画像の本質的特徴を抽出するかについても引き続き研究を進めていき、その成果を様々な課題に応用する。今後も引き続き対象識別、対象計数、対象追跡、セマンティックセグメンテーションの問題に取り組みたい。また、新たに動画像認識の問題にも取り組みたいと考えている。これらの問題に対し、テスト画像に応じた適応的な処理を導入することにより、精度の向上を図る。画像認識国際会議で1件発表を予定していたが不採録となったため、残金が出てしまった。国際会議の発表に利用する予定である。
近接場を介した励起移動を基にするナノサイズ光電子デバイスの微視的基礎研究

光の波長より小さいナノメートルサイズの物質に光を当てた時に発生する微細な光(近接場光)が,情報をどのように伝えるのかを調べた.情報が伝わる舞台である半導体量子井戸(情報が伝わる隙間)の1点に,金のナノ針の針先から情報を注入し,その情報がどのように広がるかを,情報の居場所が分かる針(光ファイバプローブ)でなぞり,まさに目で見るように観察することを目指した.本研究で得られた知見をもとに,井戸の深さや間隔などを調節することで,近接場光で動く新しい情報機器が生まれることが期待される.近接場を介した励起移動を走査型近接場光顕微鏡により観察し,ナノサイズ光電子機能デバイスへの応用に向けて,微視的に素過程を解明する研究を進めた.平成25年度は試料準備と,試料の改善に向けた計測評価を主に行った.試料準備:1.励起注入サイトとしての役割を果たす金ナノ粒子のZnSe基板へのスピンコート塗布の条件出しを行い,間隔を光の波長程度に制御可能とした.金ナノ粒子を塗布したZnSe基板上へのSiO_2膜成膜のために,走査型近接場光顕微鏡装置に連結する電子ビーム蒸着装置の導入を行った.2.磁場印加時に磁性ナノ粒子または超伝導薄膜により,井戸層に局所的な励起子安定サイトを形成する目的で,ナノ粒子塗布および超伝導薄膜成膜の条件出しを行った.試料改善に向けた計測評価:1.研究計画当初,試料表面(ZnSe面)には,STMによるプローブ位置制御のために金薄膜を成膜する予定であったが,金薄膜を成膜しないでSTM制御を行うための計測手法改善を行った.これにより,微弱な近接場光を金薄膜による散乱無しに高空間分解能・高効率に捉えることを可能にした.2.励起移動の舞台となる希薄磁性半導体二次元量子井戸構造について,0-8Tの条件下で磁気PL測定を行い,磁場強度,励起強度,励起波長に依存した発光を計測した.3.励起注入の目的で,金ナノ粒子より高効率な金ナノロッドの使用を検討し,金ナノロッド試料の近接場光をプラズモン共鳴波長の光励起下で走査型近接場光顕微鏡により計測した.近接場光を介した励起移動の特徴の一つとなる,数十nmから光の波長レベルまでの階層的な近接場光構造を三次元的に可視化することに成功した.近接場光を介した励起移動を基にするデバイスは,電子の移動で動作する電子デバイスと異なり実際の電子の移動を伴わないため,高速,省エネルギーであり,さらに,ナノ空間にて非配線で完結して動作し,かつ多重に構成可能という特質を持つ.この新規機能デバイスを金ナノ粒子と希薄磁性半導体量子井戸の組み合わせで試作し微視的に計測することを目指し,平成26年度は試料作製に引き続き,時間分解磁気フォトルミネッセンス測定により,近接場光を介した量子井戸間励起移動におけるスピン保存性について系統的に調べた.パルス光励起下で,希薄磁性量子井戸から数十nm離れた非磁性井戸における発光に,希薄磁性井戸からの励起移動由来の遅い成分がスピン選択的に現れることを確認した.この遅い成分に対応する発光の波長が,磁気シフトすることも確認された.これらの結果は,半導体量子構造間の近接場光を介した励起移動を基にしてスピンに依存する多重励起移動の経路設計と,外部電磁場による非配線制御の可能性を示す.次に,同試料における最高9Tの高磁場下での走査型近接場光顕微鏡像をもとに,近接場光強度から井戸内の励起子エネルギー磁気シフトの典型的な空間スケールを求めた.井戸間の共鳴的励起移動も同程度のスケールで起きていることが分かり,多重二次元量子井戸構造における希薄磁性を通した励起移動チャンネル形成とその非配線制御につながる基礎的知見を得た.励起移動の素過程解明に向けて単一の入出力ペアについて励起移動経路を可視化するために,量子構造間の距離や各構造の励起子エネルギーの設定についてより自由度の高い試料を新たに試作し評価した.具体的には,量子ドットをスピンコート法,および有機薄膜に担持させる方法により積層させた.量子ドット間隔20nm程度の量子ドット層の形成と発光を,走査型電子顕微鏡および時間分解フォトルミネッセンス法により確認した.近接場光を介した励起移動を基にするナノ光電子機能デバイス実現へ向けて,構成基本要素である量子構造の作りこみと,その量子構造への情報の入口と出口の設置について研究を行ってきた.平成25・26年度に,情報の入口として機能する金ナノコロイドの散布条件を出し,また量子構造の候補である半導体量子井戸,半導体量子ドットについて,特にエネルギー輸送の有無に注目して,磁気フォトルミネッセンス測定により評価し,構造の作りこみを進めた.平成27年度(最終年度)は,これまでの知見を組み合わせ,情報の入口と出口を有するナノ光電子構造の作製と微視的計測を目指し研究を進めた.具体的には,ガラス基板上に,2種類の半導体量子ドットを,低エネルギーの量子ドットが低密度になるように調整して積層し,さらにその上に高エネルギー量子ドットと共鳴するプラズマ周波数を持つ金コロイドを低密度(1マイクロメートルに1つ程度)で設置し,最後に白金を10 nm程度コートした.金コロイドが入口,低エネルギー量子ドットが出口となる.この試料について,走査型近接場光顕微鏡により微視的計測を行い,上記積層構造の最表面のSTMトポグラフィ像から金コロイドの位置の特定が可能であることを確認し,さらに,波長532nmのレーザー光照射下で,各量子ドットの発光エネルギーの近接場光像を取得した.

この計測手法により,情報の輸送経路の可視化と,情報の輸送終端の可視化が可能となる.経路や終端が,入口の場所や種類によりどのような多様性を持つかを調べるため,金コロイドを,偏光に敏感な金ナノロッド単体,および金ナノロッドアレイ構造に変更した試料の作製を行った.また,計測プローブに加えて,入口(励起)用プローブを用意し,入口の位置や強度を可変とするダブルプローブ計測装置の立ち上げを行った.光の波長より小さいナノメートルサイズの物質に光を当てた時に発生する微細な光(近接場光)が,情報をどのように伝えるのかを調べた.情報が伝わる舞台である半導体量子井戸(情報が伝わる隙間)の1点に,金のナノ針の針先から情報を注入し,その情報がどのように広がるかを,情報の居場所が分かる針(光ファイバプローブ)でなぞり,まさに目で見るように観察することを目指した.本研究で得られた知見をもとに,井戸の深さや間隔などを調節することで,近接場光で動く新しい情報機器が生まれることが期待される.近接場を介した励起移動の素過程の実験的解明と,励起移動の制御の2点について基礎的な研究を進めている.そのためにZnMnSe系希薄磁性半導体量子井戸構造に,入口として金コロイドを,出口として磁性原子を配置することで,入出力を持った近接場光デバイスを作製し,近接場光の空間分布を低温・高磁場で高い空間位置再現性を持って計測可能な走査型プローブ顕微鏡(SNOM)を用いて励起移動の過程と制御を観測,解析することを研究目的とした.平成25年度に,半導体量子井戸構造に表面金属導電処理をすることなく近接場光分布を計測する手法を確立し,試料作製のネックであった金ナノ粒子と表面金属薄膜の絶縁処理が不要となり,当初想定した試料形状を大幅に簡素化することにつながる成果を得た.平成26年度は,この成果を踏まえて試料表面の成膜から重点を移し,1励起移動の舞台である半導体量子井戸構造における磁場依存励起移動の計測と,2室温で動作し,かつ量子構造間距離や励起子エネルギーの関係を自由に制御可能な新たな試料の作製,の2点に取り組んだ.1においては時間分解フォトルミネッセンス測定と高磁場SNOM測定を行った.低温高磁場でSNOM計測を効率的に行うには,時間分解フォトルミネッセンス測定を用いて特徴を良く把握することが不可欠であり,その方法を確立した.SNOM計測により,二次元量子井戸における励起子エネルギーのゼーマンシフト量の空間分布を計測し,励起移動の基本スポットサイズを求めることが出来た.この結果をもとに金コロイドおよび磁性粒子の面密度を制御する.2において,金微粒子および量子ドットを有機薄膜に担持させ,面内密度および面間距離を制御する方法の条件出しを進めた.この条件出しが完了すれば,希薄磁性半導体量子井戸では難しい計測を別途行う試料を設計・製作可能となり,研究の最終年度に向けて有用な方法である.ナノ物性研究の最終年度に当たり,これまでの成果をもとに以下の2つの実験研究に取り組む.1希薄磁性半導体量子井戸構造において,励起の入力として金ナノコロイド粒子を,励起の出力として磁性ナノ粒子を表面に適切な密度で配置し,単一の入出力ペアについての励起移動経路を走査型近接場光顕微鏡(SNOM)により可視化する.
多モード干渉カプラと半導体能動デバイスによる光スイッチング集積回路

1)ソフトウェアツールMosimulの開発:多モード干渉(MMI)カプラの動作特性解析と設計を行うためのシミュレーションソフトウェアを,固有多モード展開法に基づいて開発し,これをmosimulと命名した.これを利用して,入射導波路をMMIカプラへ広角で結合した場合の特性を研究し,光集積回路上のコンパクトなベンディングデバイスとして利用可能であることを示した,2)MMIカプラ半導体光スイッチングデバイスの波長多重光交換への適用可能性:本研究の光スイッチングデバイスが光交換に適用された場合に,どの程度のメリットが生じ得るかを検討し,従来に比べ30dB以上の損失の改善が図られることがわかった.温度制御もユニット全体で一つあれば十分であり,素子間のアライメントも不要になる.3)有機金属気相拡散選択エピタキシ-技術の開発:モノリシック光集積回路を作製するにあたり,能動素子と受動素子を一括集積化する技術として,有機金属気相拡散選択エピタキシ-(metal-organic vapor phase diffusionenhancedselective area epitaxy;MOVE^2)を新たに開発した.これを用いると,1.55μm帯における能動領域と受動領域のバンドギャップ差を,組成の差のみの場合で200nm,組成と量子井戸層厚の差の両方を利用できる場合で500nmと,従来に比べ格段に大きくできる.従って,受動領域の吸収損失を最小限に抑えることが可能となる.4)MOVE^2を利用したMMIカプラ試作・開発:上記MOVE^2を応用して,MMIカプラの作製に初めて成功した.1.25μm組成のInGaAsPをコア層とし,その上にInPクラッド層をMOVE^2により形成した.MMI部の膜厚のばらつきは,伝搬軸に垂直な方向で5%以内,伝搬軸方向で10%以内であり,従来の選択成長より格段に小さくなっている.このMMIカプラにおける出力のばらつきは無視できる程度であって,挿入損失はMMI部の長さが30μmの時に2dBであった.1)ソフトウェアツールMosimulの開発:多モード干渉(MMI)カプラの動作特性解析と設計を行うためのシミュレーションソフトウェアを,固有多モード展開法に基づいて開発し,これをmosimulと命名した.これを利用して,入射導波路をMMIカプラへ広角で結合した場合の特性を研究し,光集積回路上のコンパクトなベンディングデバイスとして利用可能であることを示した,2)MMIカプラ半導体光スイッチングデバイスの波長多重光交換への適用可能性:本研究の光スイッチングデバイスが光交換に適用された場合に,どの程度のメリットが生じ得るかを検討し,従来に比べ30dB以上の損失の改善が図られることがわかった.温度制御もユニット全体で一つあれば十分であり,素子間のアライメントも不要になる.3)有機金属気相拡散選択エピタキシ-技術の開発:モノリシック光集積回路を作製するにあたり,能動素子と受動素子を一括集積化する技術として,有機金属気相拡散選択エピタキシ-(metal-organic vapor phase diffusionenhancedselective area epitaxy;MOVE^2)を新たに開発した.これを用いると,1.55μm帯における能動領域と受動領域のバンドギャップ差を,組成の差のみの場合で200nm,組成と量子井戸層厚の差の両方を利用できる場合で500nmと,従来に比べ格段に大きくできる.従って,受動領域の吸収損失を最小限に抑えることが可能となる.4)MOVE^2を利用したMMIカプラ試作・開発:上記MOVE^2を応用して,MMIカプラの作製に初めて成功した.1.25μm組成のInGaAsPをコア層とし,その上にInPクラッド層をMOVE^2により形成した.MMI部の膜厚のばらつきは,伝搬軸に垂直な方向で5%以内,伝搬軸方向で10%以内であり,従来の選択成長より格段に小さくなっている.このMMIカプラにおける出力のばらつきは無視できる程度であって,挿入損失はMMI部の長さが30μmの時に2dBであった.1)MMIカプラ解析用ソフトウェアツールMosimulの開発:多モード干渉(MMI)カプラの動作特性解析と設計を行うためのシミュレーションソフトウェアを,固有多モード展開法に基づいて開発し,これをMosimulと命名した.これを利用して,入射導波路をMMIカプラへ広角で結合した場合の特性を研究し,光集積回路上のコンパクトなベンディングデバイスとして利用可能であることを示した.2)MMIカプラ半導体光スイッチングデバイスの波長多重光交換への適用可能性:本研究の光スイッチングデバイスが光交換に適用された場合に,どの程度のメリットが生じ得るかを検討し,従来に比べ30dB以上の損失の改善が図られることがわかった.温度制御もユニット全体で一つあれば十分であり,素子間のアライメントも不要になる.ここでは,メリットが特に大きいと考えられる1×4MMIカプラと光アンプ/ゲートアレイの集積化素子をターゲットとして試作を行うこととした.3)OMVPE面積選択成長実験:能動素子,受動素子一括形成のための面積選択有機金属気相エピタキシ(OMVPE)の成長条件を研究した.成長領域幅を導波路面である2μmに固定し,酸化膜マスク幅を2μmから50μmまで変化させて,InP,InGaAsおよびInGaAsPをエピタキシャル成長した.その結果,酸化膜マスク幅によって成長レートを一桁程度変化させられること,また特にInGaAs成長において,マスク幅に応じてバンドギャップ波長を最大270nmも変えられることが明らかになった.

量子サイズ効果と組み合わせれば,波長シフトをさらに大きくすることができ,能動/受動素子一括形成に十分適用できる.現在,選択成長により形成されたInGaAs/InPダブルヘテロダイオード構造導波路の伝搬損失と,エレクトロルミネッセンスの測定評価を行っている.1)有機金属気相拡散選択エピタキシ-技術の開発:モノリシック光集積回路を作製するにあたり,能動素子と受動素子を一括集積化する技術として,有機金属気相拡散選択エピタキシ-(metal-organic vapor phase diffusionenhancedselective area epitaxy:MOVE^2)を新たに開発した.これを用いると,1.55μm帯における能動領域と受動領域のバンドギャップ差を,組成の差のみの場合で200nm,組成と量子井戸層厚の差の両方を利用できる場合で500nmと,従来に比べ格段に大きくできる.従って,受動領域の吸収損失を最少限に抑えることが可能となる.この選択成長は,気相拡散成分を表面拡散成分に比べ増大させることを目途にデザインした特別なマスクパターンを用いることによって実現される.本MOVE^2のもう一つの特徴は,従来の選択成長と異なり,密に配置されたアレイ状の導波路の作製に適用できることである.2)MOVE^2を利用したMMIカプラの試作・開発:上記MOVE^2を応用して,多モード干渉(multmode interference,MMI)カプラの作製に初めて成功した.SiO_2のマスクパターン幅は,MMI出力側導波路の内側を2μm,それ以外のすべてを6μmとした.導波路幅は2μm,MMIカプラ部の幅は6μmである.1.25μm組成のInGaAsPをコア層とし,その上にInPクラッド層をMOVE^2により形成した.MMI部の膜厚のばらつきは,伝搬軸に垂直な方向で5%以内,伝搬軸方向で10%以内であり,従来の選択成長より格段に小さくなっている.このMMIカプラにおける出力のばらつきは無視できる程度であって,挿入損失はMMI部の長さが30μmの時に2dBであった.この損失の主要因は,出力曲り導波路部の曲り角度が大きいことによる導波路側壁の結晶面ステップである.
SHG顕微鏡を用いた細胞-細胞外マトリックス間力学的相互作用に関する動態解析

本研究では非線形光学効果によりコラーゲンから特異的に発生する第2高調波光(SHG光)を観測する顕微鏡を開発し,培養組織中コラーゲンの評価法を確立した.従来のコラーゲン観察法では試料の固定や染色が必要であるのに対し,本顕微鏡は無染色・非侵襲の観察が可能であり,同一試料の経時観察や細胞-コラーゲン間の相互作用の動態解析などに応用できる.本研究で開発したSHG顕微鏡は共焦点レーザー顕微鏡を改造し,モード同期チタン・サファイアレーザーを光源としたものである.透過配置の光電子増倍管で入射レーザー光の半波長のSHG光を,反射配置の光電子増倍管で2光子励起の蛍光をそれぞれ検出して,コラーゲンと細胞をイメージングした.測定試料には培養線維芽細胞を包埋したI型コラーゲンゲルを用いた.観測したSHG顕微鏡画像からコラーゲンの定量的評価指標を得るために,コラーゲンゲルを用いてSHG光強度とコラーゲン構造の関係について検討した.ゲル中のコラーゲン濃度が高くなるとSHG光も比例して強くなった.また,圧縮によりコラーゲンを配向させたゲルからはより強いSHG光が発生した.これらの結果はSHG顕微鏡画像を用いてコラーゲンの量と質を定量的に評価できることを示している.さらに,細胞によるコラーゲンゲルの再構築過程についても検討した.コラーゲンゲルから発生するSHG光強度は細胞の培養期間に伴って増加したことから,培養組織の品質評価にSHG光計測が有効であることが確認できた.本年度はSHG顕微鏡を作製し,培養用コラーゲンゲルを観察する実験系を構築した.SHG顕微鏡の光源にはモード同期チタン・サファイアレーザーを用いた.レーザーから出射された超短パルス光はチョッパーで変調後に偏光子と1/4波長板で円偏光に変換し,対物レンズ(20x, NA=0.4)で試料に集光した.試料から発生したSHG光は共焦点配置のピンホールを通過後にハーモニックセパレーターで基本波から分離し,モノクロメーターで分光後に光電子増倍管でロックイン検出した.分離した基本波はフォトダイオードで同時検出した.ステージを移動させて試料を走査することによりSHG光および透過光の強度分布を取得した.観察試料にはヒト胎児肺由来の線維芽細胞を包埋培養したコラーゲンゲルを用いた.コラーゲンゲルは,酸性コラーゲン溶液,5倍濃縮培養液,再構成用緩衝液(50mM NaOH,0.26M NaHCO_3,0.2M HEPES),ウシ胎児血清を7:2:1:1の割合で混合した溶液に線維芽細胞を分散し,炭酸ガスインキュベーター内でゲル化させて作成した.検出光の波長は入射光の半波長となり,入射光強度に2乗に依存して検出光強度が変化したことから,コラーゲンゲルからSHG光が発生していることが確認できた.また,細胞の存在部位からはSHG光は検出されなかったので,SHG強度分布は透過像とよく対応していた.ゲルに包埋した直後の細胞は球形であるが,24時間培養後には伸長して線維芽細胞様の形態となる.この形態変化過程のゲルをSHG顕微鏡で観察したところ,包埋直後のゲルでは均一なSHG強度分布だったのに対し,24時間後のゲルでは細胞の周囲でSHG強度が高くなった.これは細胞が足場を作りゲルを再構築したためだと考えられる.これらの結果から本研究で開発したSHG顕微鏡が培養用コラーゲンゲルの非染色観察に有効であることが確認できた.本研究では非線形光学効果によりコラーゲンから特異的に発生する第2高調波光(SHG光)を観測する顕微鏡を開発し,培養組織中コラーゲンの評価法を確立した.従来のコラーゲン観察法では試料の固定や染色が必要であるのに対し,本顕微鏡は無染色・非侵襲の観察が可能であり,同一試料の経時観察や細胞-コラーゲン間の相互作用の動態解析などに応用できる.本研究で開発したSHG顕微鏡は共焦点レーザー顕微鏡を改造し,モード同期チタン・サファイアレーザーを光源としたものである.透過配置の光電子増倍管で入射レーザー光の半波長のSHG光を,反射配置の光電子増倍管で2光子励起の蛍光をそれぞれ検出して,コラーゲンと細胞をイメージングした.測定試料には培養線維芽細胞を包埋したI型コラーゲンゲルを用いた.観測したSHG顕微鏡画像からコラーゲンの定量的評価指標を得るために,コラーゲンゲルを用いてSHG光強度とコラーゲン構造の関係について検討した.ゲル中のコラーゲン濃度が高くなるとSHG光も比例して強くなった.また,圧縮によりコラーゲンを配向させたゲルからはより強いSHG光が発生した.これらの結果はSHG顕微鏡画像を用いてコラーゲンの量と質を定量的に評価できることを示している.さらに,細胞によるコラーゲンゲルの再構築過程についても検討した.コラーゲンゲルから発生するSHG光強度は細胞の培養期間に伴って増加したことから,培養組織の品質評価にSHG光計測が有効であることが確認できた.