hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺癌に対するＰｏｒｐｈｙｓｏｍｅ増感併用による気管支鏡下光温熱治療の開発

ポルフィゾームナノ粒子に全身投与による気管支鏡下での光温熱治療が、早期の肺癌に対して有効な内視鏡的治療であるとの仮説のもと、ヒト肺癌動物実験モデルを作成し、この研究のコンセプトの妥当性と、臨床応用への可能性について研究を進めた。またすでに臨床において全身投与が認められているインドシアニングリーン(以下ICG)を腫瘍に局所注入し、これを吸光する近赤外線レーザーを照射して光温熱効果についても検証した。この知見をもとに、臨床応用に向けて準備を進める。ヒト肺癌培養細胞を用いたin-vitroでの温熱効果を検証した。細胞傷害機能を発揮する光増感物質投与量と、レーザー照射出力との関係について明らかにした。また、in-vivoマウス皮下肺癌モデルにおいて、光増感物質追加有無による腫瘍の局所温度上昇の程度を明らかにした。以上の成果を国際学会において発表した。基礎実験として、ウサギVX2肺癌モデルを作成した。Porphysomes(30mg/kg)を耳静脈から全身投与し、切除肺腫瘍に対して671nmのレーザー照射を施行した。結果、投与porphysomesの用量依存性に腫瘍温度の上昇を赤外線サーモカメラにて確認した。30mg/kg投与例に対して500mWレーザを連続照射した場合、1分以内に30度超の腫瘍局所温度上昇を認めた。一方で、悪性腫瘍の高温条件下での腫瘍増殖抑制能を詳細に検証するために、複数の肺癌細胞株に対して、高温条件下での生存率について詳細に検討した。48度から58度までの温度設定で、一定温度に暴露した場合の経時的な癌細胞の生存率の低下をMTS assayにより分析した。この結果、Porphysomes温熱治療の治療条件が設定された。ポルフィゾームナノ粒子に全身投与による気管支鏡下での光温熱治療が、早期の肺癌に対して有効であるとの仮説のもと、大小の動物実験モデル上で検証し、この治療コンセプトの妥当性と、臨床応用への可能性について研究を進めた。試験管内実験では、各肺癌細胞株を加熱し死滅するまでの温度設定と加熱時間について明らかにした。また、吸光物質となるPorphysomes及びICG濃度とレーザー出力・加熱温度との関係を明らかにした。ヌードマウスヒト肺癌ゼノグラフトモデルを用いた研究では、A549, H460, H520をマウスのの皮下および肺内に生着・増殖せしめた。皮下モデルを用いた実験では、腫瘍が5mmの大きさに増殖した時点でICGを腫瘍に局注し、780nm近赤外線レーサーを500mW (class 3)を照射し、腫瘍局所の目的設定温度までの温度上昇を確認した。経時的に経過観察し、in-vivo環境での腫瘍の死滅を確認した。Porphysomesを用いた群では、尾静脈から20mg/kg相当のポルフィゾームを静脈し、経時的に肺癌へのポルフィゾーム集積を確認した。新鮮な切除組織にClass 3レーザーを照射して腫瘍を死滅させる摂氏57度超まで加熱できることを確認した。結果、腫瘍が選択的に加熱され腫瘍が死滅することをNADH enzyme activity assayにて確認した。以上のように光増感物質と近赤外線レーザー光の照射によって光増感物質の存在部位のみを選択的に加熱できること、結果として腫瘍が死滅することを確認した。この治療コンセプトを応用した悪性腫瘍に対する光温熱療法は、今後、臨床応用に向けて準備を進める。癌の低侵襲治療光増感物質と低出力レーザーの組み合わせにより、癌細胞を傷害する条件設定を完了できたため。本研究のテーマである、低出力レーザーと光温熱治療増感物質であるPorphysomesの全身投与を組み合わせることにより実際に腫瘍の局所温度が上昇することを確認できた。本研究の基本コンセプトを証明することができたため、今後治療条件を最適化することにより、本治療法の有効性が証明できる可能性が高まった。最終年となる平成26年はヒトでの臨床応用を念頭において、これまでの成果を踏まえて、より広い範囲の腫瘍を効率よく光温熱治療できる条件を導き出すことが課題となる。細径気管支鏡の鉗子チャンネルを通して使用でき、レーザー光を拡散させることのできるレーザーファイバーを導入し、広範囲の焼灼を実現可能か検証する。インドシアニングリーンの局所注入による光増感作用が確認されたため、これについても並行して光増感温熱効果を動物モデルを用いて検証する。Porphysomesの投与量とレーザー照射による腫瘍温度上昇度との関係について詳細に検討する。この基礎検討の後、in-vivoモデルによるポルフィゾーム増感光温熱療法の有効性を確認する。これまで、研究コンセプトの妥当性について証明し学会発表するなど、一定の成果を得たが、臨床応用を目標に更なる検討を要するため。

拡散型レーザーファイバーを用いた腫瘍焼灼の範囲拡大のための研究を進める。動物実験のための各種試薬や動物、消耗品の購入費用とともに、成果發表のための学会發表費用、論文発表のために費用が必要である。マウス肺癌モデルにおいて、全身投与されたPorphysomesの腫瘍内集積の度合いについて、複数の細胞株を用いて検証する。細型気管支鏡を購入し、ウサギ肺腫瘍モデル、ブタモデルにおける経気道的治療ができる環境を準備する。これらの実験計画を実行するために動物実験費用、細胞培養費用に加え、細径気管支鏡購入費用が必要となる。
WTO体制下畜産物の国際流通と価格形成に関する経済的研究

第1年度に鶏卵のフードシステムを、第2年度に鶏肉、豚肉、牛肉など食肉フードシステムを、アジアを始めとする途上国を先進国と対比してグローバルに分析し、途上国型インテグレーション(Developed Integration)を明らかにした。第3年度は諸外国からの畜産物輸入の増加に対応して日本各地で生産される銘柄卵、銘柄食肉を全面的に調査し、略4形態を明らかにした。これが畜産物フードシステムの上で変化する諸形態とその原因をビジネスリンケージの観点から明らかにした。銘柄畜産物はフードシステム上川上、川下など銘柄化し、それぞれ特徴をもっているが、それが表示との関係で原産地表示(Country Origin)や内容について、特に衛生面での重要性を示す意味で、HACCPシステム導入の促進が大切と思われる。このHACCPシステム導入を品目別、牛肉(小栗)、鶏卵(戸田)、鶏肉(中島)、牛乳(小栗)に検討し、フードシステム上での留意点を分析している。さらに、豚肉が中国、食肉がアジア諸国、販売戦略がオーストラリア、牛乳がカナダを事例としている。これらの成果を国際学会で発表した。第1年度は鶏卵の生産流通加工販売のフードシステムと貿易構造を明らかにするため、鶏卵生産及びG.P.液卵加工業を72戸、鶏卵利用製造業86戸、外食産業48戸のアンケート調査を実施し、結果の大要は次の通りである。1.大型鶏卵生産者の2/3は、(1)G.P.センターをもち、(2)その半分は液卵を製造している。液卵製造比率は17%で米国での30%より低いが、拡大方向にあり西暦2000年には20%に達するとみられる。その目的のため(1)から(2)へ、さらに再加工へと進みつつある。2.鶏卵利用製造業(製菓、製パン、マヨネ-ズ、練製品)は、穀付卵及び液卵を仕入れるが、前者が多い。その需要量、コスト、経済性からみると、後者液卵利用を進めるのが得策であると判断される。3.外食産業は独立型と大規模型(前処理過程、主調理過程及び盛付けサービス過程)に分けられる。独立型は穀付卵仕入れが多いが、大規模型は加工卵仕入れが多い。鶏卵ユーザーとしての製造・外食産業では高品質の安全な卵のニーズが高く、今後、農場やG.P.への働きがけが強まると予測される。液卵加工業者は高品質卵を製造しているが川上・川下への統合化を求めているばかりでなく、公的液卵相場の発表が望まれている。4.米国は生産量の30%を加工、その生産体は生産・加工・再加工販売へと川上化または川下化へと統合をすすめ、巨大コンプレックスタイプに成長し、国際市場に進出している。今後、WTO体制の進行により、液卵貿易が拡大すると予測されるなかで、日本での鶏卵フードシステムは益々、加工への傾斜を高め、鮮卵よりも加工卵として国際貿易に参画することとなると予測される。昨年度鶏卵フードシステムに係わるG.Pセンター、外食産業、及び食品製造業における鶏卵利用の実態を明らかにした論文はII、の研究発表に示すとおりである。本年度は畜産物がどのように銘柄化され、フードシステムの上流から下流に行くにつれてどう変化するかを鶏卵(206)、鶏肉(120)、豚肉(159)、牛肉(160)、鶏卵消費者(850)について計1,495件のアンケート調査を実施し分析した。以下の5点は研究成果である。(1)WTO体制下輸入農産物の拡大の中で国産農産物は銘柄化で対応している。(2)鶏卵における銘柄化主体は主として川上型、鶏肉は川中型(加工業者)、豚肉・牛肉は川下型が多い。(3)銘柄畜産物は、地場型、地域型、全国型、さらにグローバル型に区分される。(4)フードシステムの流れにおいて、上流部の銘柄が川下のスーパーまで同一名で流れるものを貫通型(Straight type型)、途中で変名するものを変名型(Name charge型)、沈下するものを沈下型(Price down型)、浮上するものを浮上型(Price up型)、低位で移行するものを通常型(Ordinal型)の5つのタイプに分類し、各農産物を調査した。(5)これらの状況について、消費者はどう考えているか、主として、安心、安全の銘柄を求め、原産地表示を求めている。

これらの動向の対して、諸輸出国型フードシステムをとるアメリカの垂直統合型を牛肉パッカーのインテグレーション、オーストラリア、ニュージランドの海外輸出型ボードシステム(オセアニアにおける輸出戦略)、カナダの国内需給型ボードシステムを検討したが、日本や韓国などの輸入国型フードシステムの構造が課題であり、フランスの赤ラベルシステムなど消費者を中心とした輸入国型システムの構築が課題である。このフードシステムにおける価格形成を鶏卵を例として、アメリカにおける卵価形成を検討した。総論. WTO体制下畜産物の国際流通と価格形成に関し、フードシステム、インテグレーション及びビジネスリンケージの概念を用いて、組織論的接近を行い、国際的、国内的物流システムを明らかにした。フードシステムにおける商品差別化、及び価格形成、安全性を扱うため、衛生問題を明らかにした。以下品目別に明らかにした。鶏卵.ここでは日本の鶏卵フードシステムを、ふ卵業、飼料、生産、加工、外食、販売の各産業2000件の調査を基に鶏卵の流れを明らかにし、銘柄卵の沈下・浮上・変名現象を明らかにする。又、世界15ヶ国の鶏卵鶏卵生産費調査を基に「物価の優等生」なる鶏卵の高コスト性を明らかにした。又、生産費調査方法について各国比較を行い、今後のあり方を提言した。鶏肉.先進国(米、欧)のインテグレーションと対比して、アジア型、途上国型インテグレーションの構造を明らかにし、アジアの鶏肉消費の増大の様相と原因を明らかにした。これらの国々からの輸入増大に対応して、日本のブロイラーの銘柄化とフードシステムにおける銘柄変化、及びその変化要因を明らかにした。食肉.アメリカの食肉パッカーのインテグレーションと、途上国での食肉流通、とくに副生物流通及び価格形成を明らかにし、これら両地域からの輸入増大に対応して、日本の牛肉銘柄化とHACCP、衛生的管理の現状について分析し、その課題を明らかにした。牛乳.牛乳処理場のHACCP、及び産直フードシステムにおける衛生管理の問題点を明らかにする。さらに日本の牛乳の価格形成について日米比較を通じて、その特徴を明らかにした。結論.各畜産物を通じて、輸入量の増大がみられるが、輸出国のフードシステムに対してどのように異なるか、輸入国型のフードシステムの現状での問題点、課題を提示し、解決方法を提案した。
色素－金属ナノ粒子共鳴現象を使用した超高感度ナノアレイセンサーの開発

新規な金ナノ粒子の設計・合成および修飾方法について検討し,プラズモニックセンサーへの応用を図った。また,高分子が自発的に形成する数nm数十nmレベルの規則構造を“ナノ構造テンプレート"として,金ナノ粒子を簡便に自己組織化する方法を確立し,粒子表面で進行する分子認識現象をナノ粒子の光学特性変化を通じて検出する局在表面プラズモンセンサーを開発した。さらに,蛍光色素をナノ粒子の増強電場下に配置し,分子認識現象を表面増強蛍光を通じて検出するナノアレイセンサーを開発した。金や銀などの金属ナノ粒子は,局在表面プラズモン共鳴(LSPR)に起因した吸収・散乱スペクトルを示し,そのスペクトルが粒子近傍の環境変化に敏感に応答することから,高感度なナノバイオセンサーへの応用が期待されている.これまでに両親媒性ブロックコポリマーが自発的に形成するナノレベルの規則構造を“自己組織化ナノ構造テンプレート"として,簡便に金ナノ粒子を配列する自己組織化技術を開発し,作製した金ナノ粒子アレイがLSPRセンサーとして生体分子の検出に利用できることを明らかにした.本年度は,その高感度化・高精度化に向け,銀ナノ粒子の組織化および有機ー無機ハイブリッドナノ粒子アレイの作製について検討し,新たなナノバイオセンサーへの応用に向けて研究した.具体的には以下の項目を実施した.(1)銀ナノ粒子の組織化とセンサー機能評価作製した金ナノ粒子アレイに無電解銀メッキを施し,銀ナノ粒子アレイを作製した.さらに,ビオチン-アビジン系を利用して,銀ナノ粒子アレイのセンサー機能を評価した.粒子表面にビオチンを固定化した後,HEPES緩衝液中アビジンを添加し,銀ナノ粒子の吸収スペクトル変化を観察した.アビジンの濃度が増すに従ってLSPRバンドの強度が増加し,スペクトル変化を通じてアビジンを検出できることがわかった.また,金ナノ粒子アレイよりもセンサー感度が向上することがわかった.(2)表面プラズモン蛍光増強効果の確認ガラス基板上に蛍光色素層と中間層を設け,その上に金ナノ粒子アレイを作製し,蛍光色素層と金ナノ粒子アレイ間の距離を変えながら蛍光強度を測定した.蛍光強度は,金ナノ粒子が蛍光色素層から近いところに配置されているときには,金属消光によって低下し,遠いときには全く変化が見られなかった.しかし,適度な距離に配置したとき蛍光強度が増加することをつきとめ,表面プラズモン蛍光増強効果を確認した.新規な金ナノ粒子の設計・合成および修飾方法について検討し,プラズモニックセンサーへの応用を図った。これまで高分子が自己組織化する数nm数十nmレベルの規則構造を“自己組織化ナノ構造テンプレート"として金ナノ粒子を組織化し,局在表面プラズモンセンサーとして利用することを検討してきた.しかし,ごく限られた金ナノ粒子の組織化しか検討しておらず,作製した金ナノ粒子アレイが,センサーとして機能することを確認するに留まっている.そこで,その高感度化・高精度化に向け,種類,大きさ,形状の異なるナノ粒子の組織化,および色素をはじめとした有機ー無機ハイブリッドナノ粒子アレイの作製について検討し,新たなナノバイオセンサーへの応用に向けて研究した.本年度は具体的には以下の項目を実施した.(1)金ナノ粒子の組織化ー粒子サイズの影響についてー疎水性ポリスチレン(PS)と親水性ポリビニルピリジン(PVP)からなる両親媒性ブロックコポリマー(PS50000-b-PVP13000)のトルエン溶液を基板上にスピンコートし,50 nmの構造周期を有するミセルテンプレートを作製した.これを粒径の異なる金ナノ粒子水溶液に浸漬し,テンプレート上に金ナノ粒子を組織化した.これまでに粒径が10 ー20 nmの金ナノ粒子については,各ミセル上に金ナノ粒子が組織化することを確認しているが,テンプレートの構造周期よりも粒径が大きな80 nm以上の金ナノ粒子についても,比較的規則正しくテンプレート上に組織化できることがわかった.(2)金/銀合金ナノ粒子の組織化ー粒子の種類の影響についてー銀は,金よりも化学的に不安定で酸化され易いが,センサー感度に優れている.そこで,金/銀合金ナノ粒子を調製し,その水溶液中にミセルテンプレートを浸漬させた.AFMの観察結果から,粒径が20 nm以下の金/銀合金ナノ粒子であれば,金ナノ粒子と同様に各ミセル上に組織化できる可能性が高いことがわかった.これまで疎水性ポリスチレンと親水性ポリビニルピリジンからなる両親媒性ブロックコポリマーが,自発的に形成するナノスケールの規則構造を“自己組織化ナノ構造テンプレート"として,これを金ナノ粒子溶液に浸漬させるだけでテンプレートのナノパターンに沿って金ナノ粒子を配列する自己組織化技術を開発した.さらに,粒子表面にビオチンを固定化したバイオコンジュゲートナノ粒子アレイを作製し,アビジンをナノ粒子の光学特性変化を通じて検出できることをつきとめた.

また,金ナノ粒子と基板との間に蛍光色素層を設けた金ナノ粒子アレイでは,金ナノ粒子の電場増強効果によって,色素(ローダミンBへキシルエステル)の蛍光強度が増大することを見出した.しかし,表面プラズモン共鳴励起増強蛍光スペクトル(SPFS)は,金属ナノ粒子近傍で発生するエネルギー移動など金属消光現象により,励起場として利用できる局在場光の分布が複雑である.この局在場光を最大限に活用するには,金属ナノ粒子アレイと蛍光色素層間の距離を最適化する必要がある.そこで,金属ナノ粒子アレイと蛍光色素層間にスペーサー層を設け,励起増強蛍光効果の距離依存性について検討し,スペーサー層の膜厚を最適化した.さらに,ビオチン-アビジン系を利用して,SPFSを利用したバイオセンサーへの応用について検討した.金ナノ粒子表面にビオチンを固定化した後,HEPES緩衝液中アビジンを添加し,SPFS変化を観察した.アビジンの濃度が増すに従って蛍光強度が減少した.これは金ナノ粒子表面に固定化されたビオチンにアビジンが結合し,金ナノ粒子の局所電場が変化することによって,増強効果が減少したものと考えられる.SPFS変化を通じて粒子表面で進行する分子認識現象の検出が可能であり,バイオセンサーへの応用が期待される.ナノバイオテクノロジーこれまでにミセルテンプレート法を用いて,粒子サイズが20 nm以下の金ナノ粒子を自己組織化するナノ集積化技術を確立している.本研究では,金よりもセンサー感度に優れる銀ナノ粒子アレイの作製について検討し,金ナノ粒子に無電解銀メッキを施すことで銀ナノ粒子アレイを作製する方法を開発した.金属種の異なるナノ粒子の組織化を実現するなどミセルテンプレート法の適用範囲を順調に拡大させており,ナノ集積化技術の高度化については概ね計画通りに進んでいる.また,新たに作製した銀ナノ粒子アレイは,これまでに作製した金ナノ粒子アレイよりもセンサー感度に優れており,より高感度な局在表面プラズモンセンサーの作製についても計画通りに進んでいる.さらに,ナノ粒子とともに色素をナノ空間内に精密に組織化する複合ナノ集積化技術についても実現し,“色素ープラズモン共鳴"に基づく増強効果を確認した.“色素ープラズモン共鳴現象"に基づく“分子ー局在表面プラズモン共鳴・ナノアレイセンサー"の開発に向け,センサー機能を確認するのみとなっており,当初の計画通りに進んでいる.これまでにミセルテンプレート法を用いて,粒子サイズが20 nm以下の金ナノ粒子を組織化するナノ集積化技術を確立している.本研究では,粒子サイズのより大きな80 nm以上の金ナノ粒子や金以外の金/銀ナノ粒子についても組織化できることを突きとめ,ナノ粒子の種類や大きさなどミセルテンプレート法の適用範囲を順調に拡大させており,ナノ集積化技術の高度化については概ね計画通りに進んでいる.また,これらナノ粒子アレイを局在表面プラズモンセンサーとして応用することについても検討し,従来の金ナノ粒子アレイよりもセンサー感度が向上する予備的研究成果を得た.さらに,ナノ粒子とともに色素をナノ空間内に精密に組織化する複合ナノ集積化技術についても,一部実現しており,“色素ープラズモン共鳴"に基づく増感現象を確認するのみとなっている.
着床機能異常を検出する生理的パラメーターの創出

接着から胎盤形成に至る正常な着床過程は妊娠の成立の鍵を握る。不妊症だけでなく、妊娠中におこる病態はこの妊娠現象の早期におこる着床現象の何らかの異常により引き起こされると考えられている。広義の着床現象をリアルタイムに低侵襲に評価することが効率のよい不妊治療、および妊娠に係わる病態の治療に反映できるのではないか?と考え、我々の作成したマウス病態モデルを用いて、リアルタイムに低侵襲に着床現象を評価できるような生理的パラメーターの創出とその機器の開発をめざした基礎研究を行った。妊娠に関連する病態は主に妊娠後半におこるが、その原因は妊娠のきわめて初期の段階である着床過程にあると考えられている。つまり、不妊症だけでなく、妊娠中におこる病態、妊娠高血圧症候群やpreterm premature rapture of membrane (pPROM), intrauterine growthrestiriction (IUGR)等はこの妊娠現像の早期におこる看床現象の何らかの異常により引き起こされると考えられている。そこで本研究では、効率のよい不妊治療、および妊娠に係わる病態の治療に反映する事を目的として、胎盤形成までの広義の着床現象に対してこれをリアルタイムに低侵襲に評価することができるシステムの構築をマウスを用いて行った。マウス着床部位において、血管透過性が上昇している事が知られている。そこで、生体色素であるインドシアグリーンを静脈より注入して、これを870nmの励起波長のモノクロCCD(近赤外線)カメラで体外から検出する事ができるというシステムを用いて、子宮の血管透過性を体表から検出できるようにシステムの構築を行った。さらに、子宮腔内のpH、電位差および電気抵抗(インピーダンス)をモニタリングできるシステムの構築を行った。インピーダンスに関しては今年度は膣のインピーダンスの測定を行った。膣インピーダンスは個々の測定値のばらつきが小さく、着床期にむけてインピーダンスは低下しており、これが有効なパラメーターと成り得る事が示唆された。来年度はこのプローブをさらに改良を行い、子宮腔内のインピーダンスを直接検出できるようにして検討を行う。子宮腔内の生体内pHおよび電位差の測定のために、直径0.3mmのガラスコートアンチモン電極を作製した。pHについては妊娠周期において差を認められなかったが、電位差については、ばらつきが比較的小さく、また、着床不全マウスモデルにおいて電位差に変化が認められ、子宮腔内の生体内電位差がパラメーターとして有効である事が示唆された。胎盤形成までを含む広義の着床現象が正常におこる事が妊娠の成功の鍵である。妊娠にかかわる病態の多くは妊娠の後期に起こるが、その原因は妊娠のきわめて初期の段階である着床過程にあると考えられている。つまり、不妊症だけでなく、妊娠中におこる病態、妊娠高血圧症候群やpretem premature rapture of membrane (pPROM)、intrauterine growthrestiriction (IUGR)等はこの妊娠現象の早期におこる着床現象の何らかの異常により引き起こされると考えられている。そこで本研究では、効率のよい不妊治療、および妊娠に係わる病態の治療に反映する事を目的として、胎盤形成までの広義の着床現象に対してこれをリアルタイムに低侵襲に評価することができるシステムの構築をマウスを用いて行ってきた。不妊治療の治療効率を向上させるためには現在ブラックボックスである受け入れ側の子宮の着床能を前方視的に評価し、その月経周期ごとの治療方針に反映させなければならない。これまで血中プロゲステロンレベルおよび超音波下における子宮内膜の厚みの測定がされてきたが、これらのパラメーターに問題がなくても妊娠に至らない症例があまりに多い。これらが前方視的に子宮の着床能を評価するのには不十分であると言われてきた。我々は本研究において、非侵襲的にかつ前方視的に子宮の着床能を評価する電気生理的なパラメーターを発見した。我々の作製したヒト着床不全不妊症モデルマウスを用いた検討において、これらパラメーターにより、90.9%の前方視的な子宮の着床能を予期する事に成功した。そして、これを特許出願した。今後、これを臨床応用していく事、さらに妊娠高血圧症候群などを標的としたパラメーターの検索をさらに行う。つまり、不妊症だけではなく妊娠中におこる病態、妊娠高血圧症候群やpreterm premature rapture of membrane(pPROM)、Intrauterine growthrestriction(IUGR)等はこの妊娠減少の何らかの異常により引き起こされると考えられている。そこで、本研究では、効率のよい不妊治療、および妊娠に関わる病態の治療に反映する事を目的として、胎盤形成までの広義の着床現象に対して、これをリアルタイムに低侵襲に評価する事ができるパラメータの創出と機器の開発を目指した基礎研究を目的とした。

不妊治療の治療効率を向上させるためには、現在ブラックボックスである受け入れ側の子宮の着床能を前方視的に評価して、その月経周期ごとの治療方針に反映させなければならない。これまで、血中プロゲステロンレベルおよび超音波下における子宮内膜の厚さにより検討されてきたが、これらパラメータに問題がなくても妊娠に至らない症例があまりに多い。我々は、本研究において、非侵襲的にかつ前方視的に子宮の着床能を評価する電気生理的なパラメータを発見した。我々の作成したひと着床不全不妊症マウスも出るを用いた検討において、これらパラメータにより90.9%で、前方視的な子宮の着床能を予期する事に成功し、これを特許出願した[特願2010-260006]。本年度はさらにPCT出願を行った[PCT/JP2011/076900]。この基礎研究によって得られた知見を臨床応用すべく、臨床研究を行う事を考え、さらにこの電気生理的特性について検討を行った。
印刷法を応用した有機金属分解法による新規プレーナー型固有ジョセフソン発振器の開発

エッチング処理が不要なプレーナー型固有ジョセフソン発振素子の省プロセス作製法を開発する.プレーナー型素子を作製するためには基板に平行な電流路を形成できればよいため,非c軸配向膜は次のいずれかであればよいと考えられる.(A)c軸が傾斜し,かつc軸が双晶構造を形成していない膜.(B)c軸が基板に平行となるa軸配向膜等.平成30年度までに,格子定数に着目してNdGaO3(100)基板を用いて薄膜作製を試みた結果,上記(B)のc軸が基板に対して平行なa軸配向の結晶粒成長が可能なこと,さらにNdGaO3(100)の傾斜基板を用いることによりa軸配向の結晶粒の全体に占める割合が増加することを確認した.これらは部分的にa軸配向しているだけであるが,原料溶液を何らかの印刷法で幅を狭く(数十μm程度)したブリッジ部分を有するパターンに塗布した後に熱処理を行う,という方法であればブリッジの部分がa軸配向になれば十分と考えられる(ただし,そのための作製条件の解明が必要である).原料溶液の印刷方法を検討した結果,インクジェットプリンター印刷法を採用することにした.その理由は次の通りである.(1)異なるパターンの作製を簡単に行えること(有版印刷は版を新たに作製する必要があり手間がかかる),および(2)市販のものにほとんど手を加えずそのまま使える可能性が高いこと.現在,市販のインクジェットプリンターを用いた原料溶液塗布システムを構築中である.また,LabVIEWを用いた液体窒素テラヘルツ計測システムを構築中である.できるだけ簡易なシステムにするために,テラヘルツ検出素子として高温超伝導体YBCO粒界ジョセフソン素子を購入した.当初予定していた印刷法を応用した原料溶液パターン塗布手法の検討については,上記のようにインクジェットプリンターによる溶液塗布システム構築中であり,概ね順調に進んでいる.一方のプレーナー型固有ジョセフソン発振素子の特性評価については,昨年度方針を若干変更し,前述のようにa軸配向の結晶粒成長の条件の解明を行った.そのため,当初の予定と比べると,全体的にはやや遅れているため,上記のように(3)とした.前述のように,平成30年度までに着手した,市販のインクジェットプリンターを用いた原料溶液塗布システムの構築を行う.塗布システムの動作確認等を行いつつ,適宜溶液塗布した試料を熱処理して,その走査型電子顕微鏡による表面観察や抵抗温度特性の測定等を行い,これらのデータを総合して,パターン塗布した場合に所望の特性が得られるかどうかの評価(例えば,どのような作製条件のとき幅数十μmのブリッジ部分でa軸配向の結晶粒が成長するか),およびどの程度の精度でサイズ制御できるか等の評価を行う.その際,適宜長岡技大の施設も利用し,液体窒素温度以下の特性評価等も行う予定である.上記に並行してLabVIEWを用いたテラヘルツ計測システムの構築を引き続き行い,その動作確認および上述の塗布システムにより作製した試料のテラヘルツ放射特性等の測定を適宜行う.これらの進捗状況によっては,印刷法を用いて作製したプレーナー型固有ジョセフソン発振素子の高出力化等についても検討を行う.エッチング処理が不要なプレーナー型固有ジョセフソン発振素子の省プロセス作製法を開発する.これは,本申請者が独自に開発した有機金属分解法によるBSCCO薄膜の配向制御技術に,印刷法を応用した原料溶液の塗布方法を組み合わせ,非c軸配向膜を作製することで初めて可能となる.プレーナー型素子を作製するためには基板に平行な電流路を形成できればよいため,非c軸配向膜は次のいずれかであればよいと考えられる.(A)c軸が傾斜し,かつc軸が双晶構造を形成していない膜.(B)c軸が基板に平行となるa軸配向膜等.当該年度はNdGaO3基板を用いたBSCCO薄膜の作製と評価を行った.BSCCOの一種であるBi2212はa=5.414Å,b=5.418Å,c=30.630.9Å,NdGaO3はa=5.427Å,b=5.497Å,c=7.707Åという格子定数を持つ斜方晶である.各軸長を比較すると,Bi2212のa軸(b軸)長はNdGaO3のa軸長とほぼ等しく,Bi2212のc軸長はNdGaO3のc軸長の4倍とほぼ等しい.これらの格子定数に着目し,NdGaO3(100)基板を用いて薄膜作製を試みた結果,上記(B)のc軸が基板に対して平行なBi2212の結晶を成長させることに成功した.また,この薄膜の抵抗温度特性は半導体的なふるまいをすることも確認した.したがって,溶液のパターニング塗布による固有ジョセフソン接合素子作製の見通しが立った.加えて,比較のため他の溶液法により作製したものも同様の結果となり,基板との格子整合を考慮すればよいことを確認した.これらの成果の一部は平成29年12月に東京で行われた30th International Symposium on Superconductivityにて発表した.上記に並行し,LabVIEWを用いた液体窒素による簡易抵抗温度特性計測システムの構築を行った.以下の2つの理由により,やや遅れているとした.(1)原料溶液パターン塗布手法の検討に着手できなかった平成28年度末までに,SrTiO3基板を用いてc軸が基板の法線方向から45度程度傾斜し,かつc軸双晶構造がないBSCCO薄膜の作製に成功したことを走査型電子顕微鏡により確認した.

しかし,X線回折の極点測定の結果,薄膜全体でc軸の傾きに数度程度のばらつきがあることが判明した.また,BSCCO薄膜の超伝導転移温度におけるc軸方向とab面方向の抵抗率の比の平方根で表される異方性定数γを評価したところ,γ10となった.所望の固有ジョセフソン接合特性が得られるBSCCO薄膜であれば,γは100程度以上になるはずであるが,この原因の一つとして,c軸方向のばらつきが大きいため粒界において超伝導層間が繋がっている可能性が考えられる.このような薄膜では,パターニングしても所望の固有ジョセフソン接合特性が得られない可能性が高い.c軸が基板に平行となる結晶が成長すればこのようなc軸方向のばらつきが回避できるのではないかと考えられるが,SrTiO3基板上ではそのような結晶は成長しなかった.そこで,BSCCOとの間の格子定数のミスフィットがより小さいNdGaO3基板を用いた薄膜作製を試みることにした.(2)小山高専に現有のクライオスタットが故障していた本申請者は平成28年度まで高専ー技科大間の人事交流制度により長岡技大に出向しており,平成29年度に小山高専に帰任した.当初の計画では小山高専に現有のクライオスタットにテラヘルツ放射特性の評価を行うためのシステム構築を行う予定であったが,帰任の際に動作確認を行ったところ,クライオスタットが故障していた.このクライオスタットは20K程度まで冷却できるものであったが,計画を変更し,液体窒素を用いた簡易計測システムを構築することとした.エッチング処理が不要なプレーナー型固有ジョセフソン発振素子の省プロセス作製法を開発する.プレーナー型素子を作製するためには基板に平行な電流路を形成できればよいため,非c軸配向膜は次のいずれかであればよいと考えられる.(A)c軸が傾斜し,かつc軸が双晶構造を形成していない膜.(B)c軸が基板に平行となるa軸配向膜等.平成30年度までに,格子定数に着目してNdGaO3(100)基板を用いて薄膜作製を試みた結果,上記(B)のc軸が基板に対して平行なa軸配向の結晶粒成長が可能なこと,さらにNdGaO3(100)の傾斜基板を用いることによりa軸配向の結晶粒の全体に占める割合が増加することを確認した.これらは部分的にa軸配向しているだけであるが,原料溶液を何らかの印刷法で幅を狭く(数十μm程度)したブリッジ部分を有するパターンに塗布した後に熱処理を行う,という方法であればブリッジの部分がa軸配向になれば十分と考えられる(ただし,そのための作製条件の解明が必要である).原料溶液の印刷方法を検討した結果,インクジェットプリンター印刷法を採用することにした.その理由は次の通りである.(1)異なるパターンの作製を簡単に行えること(有版印刷は版を新たに作製する必要があり手間がかかる),および(2)市販のものにほとんど手を加えずそのまま使える可能性が高いこと.現在,市販のインクジェットプリンターを用いた原料溶液塗布システムを構築中である.また,LabVIEWを用いた液体窒素テラヘルツ計測システムを構築中である.できるだけ簡易なシステムにするために,テラヘルツ検出素子として高温超伝導体YBCO粒界ジョセフソン素子を購入した.当初予定していた印刷法を応用した原料溶液パターン塗布手法の検討については,上記のようにインクジェットプリンターによる溶液塗布システム構築中であり,概ね順調に進んでいる.一方のプレーナー型固有ジョセフソン発振素子の特性評価については,昨年度方針を若干変更し,前述のようにa軸配向の結晶粒成長の条件の解明を行った.
先進ヘリカル配位のベータ効果が対称性と熱・乱流輸送に与える影響の実験的検証

先進ヘリカル配位はプラズマ圧力の上昇にともなう反磁性効果・シャフラノフシフトによる平衡の変化をあらかじめ予測し、目標とするベータ値のプラズマにおいて輸送の改善・配位対称性の向上(ベータ効果)を期待して配位設計されている。本研究では、先進ヘリカル配位におけるベータ効果を実験的に検証することを目的として、1.高ベータプラズマ生成のための粒子補給法の検討、2.プラズマベータがエネルギー閉じ込め・熱輸送とMHD平衡に与える影響の解明、新古典輸送・乱流輸送シミュレーションとの比較、3.プラズマベータとポロイダルフローとの相関の検証、を行う事を計画する。
彗星アンモニア分子のオルソパラ比は太陽系初期温度を知るプローブとなりうるか？

彗星氷は太陽系が形成された初期環境に関する情報を持つとされる.天文学の分野では長い間,彗星コマに存在するH2OやNH3のオルソ/パラ比はそれらが生成された際の氷表面での値を保持するとされ,分子生成時の氷星間塵表面温度を知るためのプローブと考えられてきた.しかし近年の研究から,H2Oのように分子が氷表面と強い結合を持つ場合はこの仮説が成り立たないことが示唆された.本研究ではH2Oよりも弱い結合を持つ分子としてNH3に着目し,氷表面から脱離したNH3のオルソ/パラ比が氷表面温度を反映するか明らかにする.彗星氷は太陽系が形成された初期環境に関する情報を持つとされる.天文学の分野では長い間,彗星コマに存在するH2OやNH3のオルソ/パラ比はそれらが生成された際の氷表面での値を保持するとされ,分子生成時の氷星間塵表面温度を知るためのプローブと考えられてきた.しかし近年の研究から,H2Oのように分子が氷表面と強い結合を持つ場合はこの仮説が成り立たないことが示唆された.本研究ではH2Oよりも弱い結合を持つ分子としてNH3に着目し,氷表面から脱離したNH3のオルソ/パラ比が氷表面温度を反映するか明らかにする.
CATCH22症候群の染色体欠失領域(22q11)のゲノム構造の解析

CATCH22は染色体22q11の欠失を伴う先天奇形症候群である。種々の表現型があり、隣接遺伝子症候群と考えられている。また、患者の大多数がde novoの、しかも共通の欠失で発症しているため、欠失の生じやすいゲノム構造が示唆される。本研究では、CATCH22の発生に関する遺伝子の単離、同定、ならびに、欠失の発生機構の解明を目的に多数の患者での欠失領域地図の作成を試みた。ヒトゲノムコスミドライブラリーよりCATCH22欠失領域内に位置するコスミドクローンを単離した。そのコスミドクローンに対応するYACクローンの整列化、ならびにFISH法により、これらのコスミドを整列化した。100人のCATCH22の患者で、これらのコスミドマカ-を用いたFISH法により欠失領域を同定した。大多数の患者が共通した数Mbにわたる巨大な欠失を示した。少数の患者がまれな欠失領域を示したため、最小共通欠失領域を限定できた。1カ所は大多数の患者が示す共通の欠失の最近位側であり、従来から報告されている最小欠失領域と重複するものであった。さらにもう1カ所、大多数の患者が示す共通の欠失の最遠位側にも同定した。また、大多数の患者の示す共通欠失領域の断端の位置を限定できた。CATCH22の発生には、欠失領域内の複数の遺伝子のハプロ不全が関与していると考えられる。今回、同定し得た最小欠失領域に存在する遺伝子はCATCH22の発生に特に重要と考えられるのでその単離、同定を行っているまた、大多数の患者の示す共通欠失領域の断端の位置が限定できたので、この領域のゲノムコンテイグの構築、ならびにその塩基配列の検討を行っている。
対話型インタフェースに対して有効に働く音源分離技術に関する研究開発

本研究は,従来の研究で解決法がまだ確立していない「移動音源」と「突発音」の分離に焦点をあてて,新たな音源分離の技術を開発することを目的として行われた.「移動音源の分離」については,3つの方法を提案することに成功した.1つは,音源からの情報がほとんどない場合でも分離が可能なり,繰り返しの計算がほとんど必要ない収束の速度が速い方法である.2つ目は,時間変動環境にも適応が可能な超指数法と呼ばれる方法である.このアルゴリズムは,その名のとおり,指数を越える速さで分離が実現できる方法になっている.3つ目は,音源からの情報として,音源と音源からの信号を観測するセンサ間の伝達特性が使えるものとして,その情報を利用する分離方法である.2つの移動音源を考え,それらの移動音源の分離を試したところ,移動音源の分離が実現可能であることが分かった.3つの音源分離法を比べると,3番目の方法が一番,移動音源に有効に働くと考えている.「突発音の分離」に関しては,突発音に特化した分離法を提案することはできなかったが,3番目の方法によって,突発音の分離は可能であると考えている.また,提案した分離法がどこまでインタフェースの機能を向上させることができるようになるのか,さらに,もっと進んで機械との対話を目的とするインタフェースにとって役に立つ音源分離とは何なのかについては,引き続き研究を進めていく予定である.本研究は,従来の研究で解決法がまだ確立していない「移動音源」と「突発音」の分離に焦点をあてて,新たな音源分離の技術を開発することを目的として行われた.「移動音源の分離」については,3つの方法を提案することに成功した.1つは,音源からの情報がほとんどない場合でも分離が可能なり,繰り返しの計算がほとんど必要ない収束の速度が速い方法である.2つ目は,時間変動環境にも適応が可能な超指数法と呼ばれる方法である.このアルゴリズムは,その名のとおり,指数を越える速さで分離が実現できる方法になっている.3つ目は,音源からの情報として,音源と音源からの信号を観測するセンサ間の伝達特性が使えるものとして,その情報を利用する分離方法である.2つの移動音源を考え,それらの移動音源の分離を試したところ,移動音源の分離が実現可能であることが分かった.3つの音源分離法を比べると,3番目の方法が一番,移動音源に有効に働くと考えている.「突発音の分離」に関しては,突発音に特化した分離法を提案することはできなかったが,3番目の方法によって,突発音の分離は可能であると考えている.また,提案した分離法がどこまでインタフェースの機能を向上させることができるようになるのか,さらに,もっと進んで機械との対話を目的とするインタフェースにとって役に立つ音源分離とは何なのかについては,引き続き研究を進めていく予定である.研究課題として掲げていた2つの課題、移動音源の分離と突発音の除去について、本年度は、移動音源の分離についての方法を提案することに成功した。まず、提案した方法は、収束の速度が速いブラインド信号分離に関する方法である。この方法の特徴は、まず、参照信号と呼ばれる信号を使うことによって、Closed-Formに問題を解けるようにし、その結果、一般化個有値問題を解くことによって、複数音源の分離を実現可能にするアルゴリズムである。提案したアルゴリズムは、推定するパラメータが精度良く求まれば,一回の計算で分離したいすべての信号が得られるというものである.従来の分離方法では,ほとんどの方法が繰り返し計算を必要とするものであるが,提案法は,繰り返しの計算がほとんどいらないので,その分,計算時間が短縮され,収束が速い方法となっている.また,音源からの情報がほとんどない場合でも分離が可能な方法になっている.しかしながら,移動音源を取り扱った場合,提案法では,あまりよい分離結果を得ることができなかった.つまり,処理速度が速いということが,そのまま移動音源の分離に使えるかというと,そうではないことが分かった.そこで,移動音源の分離を実現するために,音源からの情報として,音源と音源からの信号を観測するセンサ間の伝達特性が使えるものとして,その情報を利用する分離方法を提案した.つまり,まず,音源の位置を推定し,その推定結果に対する伝達特性を利用することによって,移動音源を分離する方法である.この提案法を用いた実験で,2つの移動音源を考え,それらの移動音源の分離を試したところ,移動音源の分離が実現可能であることが分かった.本年度は,移動音源の分離までしか取り扱うことができなかったが,この移動音源の分離に有効な本提案手法を,突発音の分離にも活用することを考えて,来年度は,突発音の分離にも使えることを示したいと考えている.本研究は,従来の研究で解決法がまだ確立していない「移動音源」と「突発音」の分離に焦点をあてて,新たな音源分離の技術を開発することを日的として行われた.「移動音源の分離」については,3つの方法を提案することに成功した.1つは,収束の速度が速いブラインド信号分離に関する方法である.この方法の特徴は,まず,参照信号と呼ばれる信号を使うことによって,Closed-Formに問題を解けるようにし,その結果,一般化固有値問題を解くことによって、複数音源の分離が実現可能になるところである.提案したアルゴリズムは,推定するパラメータが精度良く求まれば,一回の計算で分離したいすべての信号が得られる.従来の分離方法では,ほとんどの方法が繰り返し計算を必要とするものであるが,提案法は,繰り返しの計算がほとんどいらないので,その分,計算時間が短縮され,収束が速い方法となっている.また,音源からの情報がほとんどない場合でも分離が可能な方法になっている.

2つ目は,時間変動環境にも適応が可能な超指数法と呼ばれる方法である.このアルゴリズムは,その名のとおり,指数を越える速さで分離が実現できる方法になっている.3つ日は,音源からの情報として,音源と音源からの信号を観測するセンサ間の伝達特性が使えるものとして,その情報を利用する分離方法である.2つの移動音源を考え,それらの移動音源の分離を試したところ,移動音源の分離が実現可能であることが分かった.3つの音源分離法を比べると,3番日の方法が一番,移動音源に有効に働くと考えている.「突発音の分離」に関しては,突発音に特化した分離法を提案することはできなかったが,3番日の方法によって,突発音の分離は可能であると考えている.有効性に関しては,今後調査する予定である.これらの分離法を,機械との対話を行うインタフェースに適用することで,どこまでインタフェースの機能を向上させることができるようになるのか,さらに,もっと進んで機械との対話を日的とするインタフェースにとって役に立つ音源分離とは何なのか,ということを明らかにするということも日的に掲げていたが,残念ながらそこまでは,進まなかった.しかしながら,提案した分離法は,それらを使うことで対話型インタフェースの機能を向上させることが可能になり,対話型インタフェースにとって役立つ音源分離法になるであろうと確信している.
共焦点型3次元計測と体積走査型ディスプレイを用いた3次元映像伝送

本研究は,共焦点法による高速な3次元計測手法の開発と自然な立体感で3次元情報を表示できる体積走査型3次元ディスプレイの開発を目的とした.提案システムの実証のため,体積走査法3次元ディスプレイを試作した.凹面鏡とガルバノミラースキャナを用いた走査光学系にお)・て,2次元ディスプレイを傾斜させて配置し,スキャナの駆動により傾斜像を高速に移動させて位置に応じた断面形状を表示することにより,3次元像を形成した.2次元ディスプレイとしてベクトル走査CRTディスプレイとデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)をそれぞれ使用したシステムを構成した.DMDを用いたシステムでは,解像度1024×768×150の高精細な3次元像を形成できた.さらに,光切断法による高速3次元計測システムを構築した.高速カメラを利用することで,解像度128×128×128点の3次元情報を約130秒で計測できた.体積走査型3次元ディスプレイと接続し,計測データを実時間で立体表示できるシステムを構築した.共焦点法による3次元計測を検証するために,計測システムを構築した,ガルバノミラースキャナを備えた走査光学系において,傾けて配置されたピンホールアレイの像を測定対象に投影し,ピンホールアレイを通して測定対象からの反射光を測定することで断面形状を取得することができた.ガルバノメータミラーの駆動により測定対象を走査して3次元形状を測定できた.さらに,この共焦点法に基づく高速3次元計測を実現するために,CMOSイメージセンサ内部の処理機能により必要な情報のみを出力する高機能イメージセンサを設計した.コンピュータシミュレーションとチップ試作により,提案する高速3次元計測システム実現の確証を得た,本研究は,共焦点法による高速な3次元計測手法の開発と自然な立体感で3次元情報を表示できる体積走査型3次元ディスプレイの開発を目的とした.提案システムの実証のため,体積走査法3次元ディスプレイを試作した.凹面鏡とガルバノミラースキャナを用いた走査光学系にお)・て,2次元ディスプレイを傾斜させて配置し,スキャナの駆動により傾斜像を高速に移動させて位置に応じた断面形状を表示することにより,3次元像を形成した.2次元ディスプレイとしてベクトル走査CRTディスプレイとデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)をそれぞれ使用したシステムを構成した.DMDを用いたシステムでは,解像度1024×768×150の高精細な3次元像を形成できた.さらに,光切断法による高速3次元計測システムを構築した.高速カメラを利用することで,解像度128×128×128点の3次元情報を約130秒で計測できた.体積走査型3次元ディスプレイと接続し,計測データを実時間で立体表示できるシステムを構築した.共焦点法による3次元計測を検証するために,計測システムを構築した,ガルバノミラースキャナを備えた走査光学系において,傾けて配置されたピンホールアレイの像を測定対象に投影し,ピンホールアレイを通して測定対象からの反射光を測定することで断面形状を取得することができた.ガルバノメータミラーの駆動により測定対象を走査して3次元形状を測定できた.さらに,この共焦点法に基づく高速3次元計測を実現するために,CMOSイメージセンサ内部の処理機能により必要な情報のみを出力する高機能イメージセンサを設計した.コンピュータシミュレーションとチップ試作により,提案する高速3次元計測システム実現の確証を得た,共焦点法による三次元計測システムを構築し、測定制度や分解能について検討した。ガルバノメータミラーを備えた走査光学系においてピンホールアレイを光軸に対して45度傾けて配置し、測定対象にピンホールアレイの像を投影した。反射光をCCDカメラで撮影し、ピンホールアレイの像の中心位置で輝度をサンプリングした。ガルバノメータミラーを駆動させて物体を三次元的に走査し、、サンプリングした輝度を奥行き方向で比較したときの最大となる位置を測定物体の表面として測定を行った。分解能は主にピンホールアレイの間隔で制限され、縦・横・奥行きともに175μmであり、測定範囲は一辺約9mmの立方体であった。提案する共焦点法による実時間三次元計測を実現するために、処理機能を搭載した高機能撮像素子を設計し、要素回路の試作を行った。チップアーキテクチャとしては、受光器とアナログメモリと比較器がバス接続された行並列回路とした。試作した回路により構成要素の動作を確認した。さらに3×3画素構成の高機能イメージセンサとしての動作を確認した。三次元計測結果を表示するために体積走査法に基づく立体ディスプレイシステムを試作した。凹面鏡とガルバノメータミラーにより走査光学系を構成し、二次元ディスプレイのスクリーンを光軸に対して45度傾斜させて配置した。ミラーを高速に駆動し、スクリーンの像を移動させながら、その位置に応じて表示物体の断面形状を表示することにより、残像によって三次元像を形成することができた。二次元スクリーンとしてベクトル走査型CRTディスプレイとデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)をそれぞれ使用したシステムを構成した。CRTディスプレイを用いたシステムに比べてDMDを用いたシステムでは蛍光の残光の問題がなく、解像度1024×768×150の高精細な三次元立体像を形成させることができた。本研究は、光計測により取得した対象物体の三次元形状情報を実時間で立体表示するシステムの開発を目標とし、共焦点型三次元計測光学系の試作と性能評価、高速計測用の高機能イメージセンサの設計と評価、および光切断法による三次元計測と計測結果の実時間立体表示を行った。二次元ピンホール

アレイを光軸に対して傾けて配置した共焦点光学系を構成し、一軸のガルバノメータミラーにより傾斜した二次元光点アレイを移動させることで共焦点法に基づく三次元形状計測が行えることを確認した。さらに、この共焦点法に基づく高速三次元計測を実現するために、処理機能を持った高機能CMOSイメージセンサの設計を行った。この高機能イメージセンサは、光センサアレイ、アナログメモリ、比較回路等を有しており、チップ内で情報処理を行うことで従来のイメージセンサにおける情報伝送のボトルネックを防ぎ、高速な情報取得を実現することができる。デバイスチップの設計結果に対してコンピュータシミュレーションを行い、動作の検証を行った。また、設計に基づいて高機能イメージセンサの試作を行い、動作の基礎的検証を行った。さらに、他の三次元情報取得法として光切断法を利用した高速三次元計測システムを構築した。測定対象に対して2本のラインレーザービームをガルバノメータミラー介して照射し、走査しながら毎秒千フレームで撮影できる高速カメラで照射パターンを計測することで三次元的形状を計測した。このシステムにより、128×128×128点の三次元情報を約130秒で形状計測が実行できることを実証した。前年度までに作製した体積走査型三次元ディスプレイと光切断法に基づく三次元計測システムを接続し、計測データを直接立体表示として観察できるシステムを構築した。測定精度や時間遅れ等の性能評価を行い、今後の課題を検討した。