hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高速シークエンサーを用いた高感度多遺伝子検索システムによる液性検体からの変異検索

1)病理的(細胞診または/かつ組織診)に非小細胞肺癌,2)癌細胞を有する細胞診検体または組織診検体,3)文書同意2018年3月時点で3100例の検索を終了している.検索結果は,随時主治医に報告している.本システムで作成したソフトウエアに関し,特許出願を行った.肺がんの遺伝子変異検査に最初に導入されたのはEGFR遺伝子変異検査であり,そこで遺伝子変異検査の基本事項が確立された。しかし,状態の悪い患者などでは必ずしも検体採取が容易でない.そのため,血液や尿などの液性検体中に存在するがん細胞由来DNAを用いたliquid biopsy検査が実用化された.上記を解決する例として新たな検査システムMINtSを作成した.MINtSでは多数の検体が同時検索できる.各単一遺伝子の感度,特異度を0.999以上にあげ,全体として感度,特異度0.99以上を実現した.このようなシステムが,臨床検査として望ましいと考えている.MINtSを使用して,liquid biopsyサンプルの検索を始めている.すでに80サンプルほどの解析を終了した.この解析を継続し,MINtSを使用して,liquid biopsyを用いた臨床的有用性の検討を進めていきたいと考えている.呼吸器内科学
有理型函数と正則曲線の値分布の研究と複素力学系、微分・函数方程式への応用

有理型函数・正則曲線の値分布の研究を通じて得られた結果を,微分方程式、差分方程式、あるいはFermat型の函数方程式が持ち得る有理型函数解の研究に応用した。また、値分布の観点から超越函数と有理函数の違いについて調べた。今年度の研究成果のうち、以下のものについてその概要を述べる:(1)二重周期函数を係数にもつRiccati方程式の解の周期性について。(2)有理函数の一意性集合について。(1)平面上で有理型な函数を係数にもつRiccati方程式の有理型函数解がなす集合については、空集合、一点または二点のみからなる集合、あるいは1径数族をなすかのいずれかであることが知られている。前年度の研究を補完するために、石崎克也氏(日本工業大学)、下村俊氏(慶応大学)、I. Laine氏(Joensuu大学、Finland)との共同研究を継続し、また別のタイプの楕円函数を係数とする方程式でも、解が全て一価有理型となり得る事を示した。前年度の場合では、その解の2重周期性について一部に解明しきれない場合が残ったが,今年度の研究においては全ての場合を尽くす事ができた。(2)G. G. Gundersen氏(New Orleans大学)との共同研究で、主に超越的なものを対象にした有理型函数の一意性に関する結果を、有理式に制限した場合に精密化し、関連する問題について考察した。多項式・有理式の一意化集合、3つの値を共有する有理式に関する結果を得て、さらに有理式に特有な反例等を与えることで当該分野での新たな知見を得ることができた。当初の研究計画に従い平成12年度前半は日本学術振興会特定国派遣研究員としてフィンランド国に滞在し、受け入れ機関であるJoensuu大学理学部数学教室の研究グループ及びアメリカ及び中国から派遣された研究者と共同研究を行った。帰国後に於いては、これらの更なる発展を目指し複数の国際及び国内研究集会で発表を行うと共に、機会毎に共同研究者と討論・打ち合わせを実施した。これによって今年度の研究成果として以下の知見を得ることができた:1.局所的に有理型または代数型な解を有する一階斉次代数的微分方程式を決定する問題を考察する目的で、大域的には既知であった結果の局所化を行い、この問題の解決に応用した。(Dr.J.Rieppoとの共同研究)2.Malmquist型の複素差分方程式が許容する大域的な有理型函数解について研究し、解の増大度に関する既知の評価を精密化すると共に、値分布論的に興味深い性質を有する解が存在する方程式の形を決定した。(Prof.I.LaineをリーダーとするJoensuu大学研究グループとの共同研究)3.複素力学系に関連が深い古典的なSchroder方程式の係数を拡張した場合、その大域的な有理型函数解もまた同様に正則な増大度をもつという予想について研究し、それを導く評価式が実際に成り立つことを証明した。(Dr.D.Yangとの共同研究)4.Cartanの第2基本定理を応用して得られたFermat型の函数方程式の自明でない有理型函数解の存在性に関する必要条件について調査し、新しいタイプの解を発見した。またその解を用いて、基本定理において与えられている評価式の精密性についても検証した。(Prof.G.G.Gundersenとの共同研究)有理型函数・正則曲線の値分布の研究を通じて得られた結果を,微分方程式、差分方程式、あるいはFermat型の函数方程式が持ち得る有理型函数解の研究に応用した。
神経細胞軸索活動を可視化するための新規磁気共鳴イメージング法の開発

神経軸索(線維)の活動を可視化するための新しいMRI計測方法を実現する撮像シーケンスを完成した。ヒト脳白質での神経細胞の軸索の活動、特に脳梁での活動を詳細に検討した:両手・片手でのタッピング実験と言語の視覚刺激(左・右視野)タスク実験で、脳梁での活動を新規信号で確認できました。ラットの実験に、扁桃体基底外側部から出力される軸索の活動の可視化を試み、複数の神経核に繋がる軸索の活動を可視化ができた。目的1:従来の非侵襲的脳機能計測法では不可能であった、神経軸索の活動を可視化する。シーメンス社が提供しているプログラミングシステムを利用し、実用PGCイメージングシステム(MR撮像シーケンスと画像再構成)を完成した。実験時にMRI画像の歪みの新たな原因が発見した。この歪みの修正方法の論文は、IEEE Trans.on Magneticsに掲載された。また、脳の立体構造に由来してf MRI信号が減衰してしまうが、この回復方法を考案し、現在国際ジャーナルに投稿中である。PGCイメージングシステムを実用化するため、ヒト脳白質での神経細胞の軸索の活動、特に脳梁での活動を詳細に検討した。両手・片手でのタッピング実験と言語の視覚刺激(左・右視野)実験により、脳梁での活動をPGC信号の変化として確認できた。同時に、提案しているPGC信号の弱点も発見できた。従来のf MRI信号と違って、一回の撮像では一つの方向のPGC信号しか得られないので、実用化するには多方性の撮像方法の開発が必要となる。この開発も計画している。目的2:新規に考案した磁気共鳴イメージング法で検出できる神経細胞、特に軸索活動の生理学的メカニズムを解明する。小動物(ラット)を用いた実験により、神経活動に伴う温度の変化の特性がわかった。1)温度の変化幅は0.010.06°Cであった。2)温度変化は通常のf MRI信号とPGC信号の変化より遅い。この結果から、PGC信号の生理学的ソースは温度の変化ではないことがわかった。また、水分子の拡散効果の変化の影響も検証したが、PGC信号の関連性が認められなかった。神経軸索(線維)の活動を可視化するための新しいMRI計測方法を考案し、撮像シーケンスを完成した。従来のSpin Echo EPIシーケンスのパイパルスとReadout Trainの後、もう一個のパイパルスとReadout Trainを入れることによって、一回の撮像で二つのEchoデータが得られ、これらから二つの画像を得ることができる。この二つのEchoの間(二番目のパイパルスとの前)に、ある特定の方向に周期的に変動する傾斜磁場を印加することにより、二つの画像に違いを起こさせることができた。これは、水分子が、追加して印加した傾斜磁場の影響を受け、振動したことを示している。ヒト脳白質での神経細胞軸索の活動、特に脳梁での活動を詳細に検討するために、上記の新規計測法を用いて、両手・片手でのタッピング実験を行い、脳梁での活動は上記の水分子の振動と関連することが分かった。また、特定の周波数の振動が脳梁での活動と関連が強いことが分かった。この方法の有効性を証明するために、実験データを集めている。同時に、実用化するには多方性の撮像方法の開発が必要となる。新規に考案している方法でヒトの軸索活動が可視化できているか否かを検証する方法を探るため、動物の軸索活動を可視化する事を試みた。有る神経核から別の神経核へ投影している抑制系の神経軸索の活動を、Mnイオンの取り込みと軸索への輸送を指標として可視化する事ができた。また、磁気共鳴の高感度化を達成するために、コイル開発も行った。特許申請した。また、この新規方法の実用性を高めるために、信号源と思われる神経線維の振動もしくは組織の変形の周期的に変化することが分かった。神経軸索活動の生理学的メカニズムの解明を目指すため、multi-echo撮像で時間分解能をミリ秒単位に可能にした。一回の撮像が一つの周波数情報を得って、複数回の撮像で、画像を作れる。echo timeの違う通常のMRI画像が直接比較できないが、新撮像法は緩和時間の影響を受けないから、echo timeの違う画像が直接比較することにより、刺激からミリ秒単位での脳活動を観測することができると考えられる。

MRスキャン音を聴覚刺激として使う実験を行った結果、刺激から数十ミリ秒でのMRレスポンス確認できた。再現性などの問題まだありますが、従来のfMRI方法より早い段階でのMRI信号変化を観察する可能性が見えてきた。目的2:新規に考案した磁気共鳴イメージング法で検出できる神経細胞、特に軸索活動の生理学的メカニズムを解明する。ヒトで確認できてきた神経軸索活動の生理的基盤を確認するため、神経核間で情報の受け渡しを行っていると予想されていた軸索の活動の描出を、動物を用いて更に進めた。ラットを用いた実験により、扁桃体基底外側部から出力される軸索の活動の可視化を試み、複数の神経核に繋がる軸索の活動を可視化する事ができた(投稿中)。まだ脳の限られた領域ではあるが、動物実験では、活動する神経軸索の描出が可能になったと考えられる。また、磁気共鳴法による機能計測では、高感度化・高選択性が重要であり、機能計測のための新たなプローブを考案し特許申請した。1)二種類の撮像シーケンスを開発し、両手・片手でのタッピング実験により、脳梁での活動を観察することができた。2)神経活動に伴う温度の変化の特性がわかった。脳梁での活動は水分子の振動と関連することが分かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。振動強調MRIイメージングシステムの調整。神経活動と神経線維の振動の関連性を調べるため、水の周期振動を計測するMRIシーケンスを開発する。新規MRIイメージングシステム利用して神経活動と関連のある水振動の振動周期を調べる。PGC信号のソースは神経線維の動きか、水の拡散か、あるいは組織の変形かを検討する。新規に考案している方法でヒトの軸索活動が可視化できているか否かを検証する方法を探るため、動物の軸索活動を可視化する事を試みる。
甲殻類幼生におけるゼラチン質動物プランクトンを用いた有効餌料の基本性質の解明

本研究は,甲殻類幼生,とくにイセエビ・セミエビ類の幼生(フィロゾーマ)が最も効率的に成長・生残し得る餌の性質を明らかにしようとするものである。フィロゾーマは天然海域においてクラゲなどのゼラチン質動物プランクトンを食べている可能性が高いので,ゼラチン質動物プランクトンの基本性質とフィロゾーマの摂餌成体を明らかにすることを目指している。ウチワエビ類の幼生はゼラチン質動物プランクトンを幅広く摂食する。日本周辺で最も多産するミズクラゲとアカクラゲの餌としての利用価値を確かめるために,オオバウチワエビのフィロゾーマにそれぞれのクラゲを与え,その成長と生残を調べた。その結果,ミズクラゲだけを食べて成長したフィロゾーマは着底・変態し稚エビに達したのに対し,アカクラゲを食べたフィロゾーマは最終期幼生まで成長したものの変態することなく斃死した。クラゲ両種の栄養分析結果によると,アカクラゲのほうがミズクラゲよりもアミノ酸や脂肪酸を豊富に含むことから,フィロゾーマの効率的な成長・生残には,餌のエネルギー源としての主要な栄養素だけではなく微量栄養素や柔らかさなどのバランスも重要である可能性が示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,甲殻類幼生,とくにイセエビ・セミエビ類のフィロゾーマ幼生が最も効率的に成長・生残し得る餌の性質を明らかにしようとするものである。フィロゾーマ幼生は天然海域においてゼラチン質動物プランクトンを食べている可能性が高いので,ゼラチン質動物プランクトンの基本性質と,ゼラチン質動物プランクトンを与えた場合のフィロゾーマ幼生の摂餌生態を明らかにすることを目指している。オオバウチワエビのフィロゾーマ幼生は様々な種類のクラゲを食べ,従来餌として利用されてきたアサリなどに比べて効率的な成長・生残を示すことがわかっていた。フィロゾーマ幼生がより効率的に成長・生残できる栄養条件を明らかにするために,ミズクラゲあるいはアカクラゲのどちらか一方を与えて飼育したところ,ミズクラゲを与えられた幼生は着底・変態し,稚エビに脱皮したのに対し,アカクラゲを与えられた幼生は発育の後期に急に蜷死するようになり,着底・変態に失敗した。餌として用いたクラゲ2種の性質の違いを明らかにするために,両種の生化学的組成を調べた結果,タンパク質や脂質などの主要栄養成分に大きな違いは認められなかった。オオバウチワエビのフィロゾーマ幼生はクラゲだけを食べて成長し,変態・着底を経て稚エビに脱皮することが昨年度までに分かっていたが,今年度は新たにウチワエビについても同様の結果が得られた。ウチワエビ類のフィロゾーマ幼生がミズクラゲを摂餌する場合,その飽食量は発育段階が進むにつれて増大した。とくに後期幼生では,一日あたりのミズクラゲ飽食量は幼生湿重量の約5-10倍であることが明らかになった。フィロゾーマは天然海域においてクラゲなどのゼラチン質動物プランクトンを食べている可能性が高いので,ゼラチン質動物プランクトンの基本性質とフィロゾーマの摂餌生態を明らかにすることを目指している。ウチワエビ属2種(ウチワエビ,オオバウチワエビ)のフィロゾーマはクラゲだけを食べて成長し,変態・着底を経て稚エビに脱皮することが昨年度までに分かった。今年度は新たにウチワエビモドキ属の一種(オーストラリアウチワエビモドキ)についても同様の結果を得た。また,ヒメセミエビ亜科の2種(フタバヒメセミエビ,Petrarctus demani)においても,稚エビは得らなかったものの,フィロゾーマはクラゲだけを食べて脱皮・成長し発育後期にまで至った。クラゲは,セミエビ類の種苗生産において汎用性の高い餌資源となり得ることが示唆された。ウチワエビ属のフィロゾーマに様々な動物プランクトンを個別に与えてその捕食行動を観察した。投餌後30分以内のフィロゾーマによる捕捉頻度は,ゼラチン質動物プランクトンでは92.3ー100%であったのに対し,カイアシ類など非ゼラチン質動物プランクトンでは0%であった。一方,湯煎処理(40ー50 °C,30ー60分間)を施して餌動物の動きを止めた場合,非ゼラチン質動物プランクトンの捕捉頻度は12.5ー27.8%に上昇した。また,ゼラチン質や動きの有無に関わらず,体表面積の大きい餌ほど捕捉頻度は高かった。なお,フィロゾーマは捕捉に成功すれば餌の種類に関係なく摂餌した。以上の結果から,ウチワエビ属のフィロゾーマは様々な餌動物を摂食できるが,餌の捕捉は少なくとも餌の大きさと動きの速さによる制限を受けることが分かった。

フィロゾーマは天然海域においてクラゲなどのゼラチン質動物プランクトンを食べている可能性が高いので,ゼラチン質動物プランクトンの基本性質とフィロゾーマの摂餌成体を明らかにすることを目指している。ウチワエビ類の幼生はゼラチン質動物プランクトンを幅広く摂食する。日本周辺で最も多産するミズクラゲとアカクラゲの餌としての利用価値を確かめるために,オオバウチワエビのフィロゾーマにそれぞれのクラゲを与え,その成長と生残を調べた。その結果,ミズクラゲだけを食べて成長したフィロゾーマは着底・変態し稚エビに達したのに対し,アカクラゲを食べたフィロゾーマは最終期幼生まで成長したものの変態することなく斃死した。クラゲ両種の栄養分析結果によると,アカクラゲのほうがミズクラゲよりもアミノ酸や脂肪酸を豊富に含むことから,フィロゾーマの効率的な成長・生残には,餌のエネルギー源としての主要な栄養素だけではなく微量栄養素や柔らかさなどのバランスも重要である可能性が示唆された。これまでに,セミエビ科3種において,クラゲだけを餌として孵化幼生から稚エビまでの飼育を達成した。さらに,クラゲ類の生化学的組成の分析やクラゲに対するフィロゾーマの捕食行動の観察も終えた。これらの研究成果を論文として公表する準備も進んでおり,研究開始時の計画どおり順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。フィロゾーマが成長に利用するクラゲ由来の栄養成分を飼育実験と生化学的組成の分析により明らかにする。従来,クラゲには栄養がほとんどなく利用価値が低いと考えられてきたが,この分析によりイセエビ・セミエビ類の水産増養殖におけるクラゲ有効利用法を見出すことができると期待される。クラゲ類の生化学的組成の分析と,クラゲを用いたウチワエビ幼生の完全飼育を終えた。これらの結果はそれぞれ論文投稿中および投稿準備中であり,研究開始時の計画どおり順調に進展している。これまでの研究により,クラゲの種によってはその専食がフィロゾーマ幼生の成長・生残を妨害する可能性があることが分かった。主要栄養成分に違いがなかったクラゲ2種について,今後,微量栄養成分などの相違を明らかにし,フィロゾーマ幼生の成長・生残との関連を調べる。
電気自動車の普及を促進するインフラ整備の効果を考慮した市場拡大予測モデルの開発

神奈川県や横浜市など電気自動車(EV)の普及を推進している自治体などの調査結果を中心にして、プラグインEVの購入や電気充電スタンドの設置に対する公的な助成金の効率的な策定方法の検討を行った。「公的投資戦略のための評価モデル」から検討を始め、充電スタンドのインフラモデルとプラグインEVの普及モデルを提案し、普及に応じた助成金の配分について分析を行った。12のシナリオとその考察に於いて、補助金を増やすことが最も効果的であるという結論を得たが、同時に、最も好条件を与えたシナリオでもEVの数は「次世代自動車戦略2010」の目標値に達するのは難しい状況という結論を得た。昨年度実施した現在神奈川県や横浜市など電気自動車の普及を推進している自治体などの調査結果から、プラグイン電気自動車の購入や電気充電スタンドの設置に対する公的な助成金の効率的な策定方法について検討を行った。昨年度検討した「公的投資戦略のための評価モデル」から、充電スタンドのインフラモデルとプラグイン電気自動車の普及モデルを策定し、プラグイン電気自動車の普及に応じた助成金の配分についてシミュレーションを行っている(1)。電気自動車の開発状況や市場の動向などに関しては、学会参加や企業展示会などを中心に情報収集を行っている。さらに、北米の状況に関しては昨年度に引き続き新村が視察を行っている。調査過程の中で電気自動車普及の重要な要素である電気充電スタンドの採算性の問題を検討した結果、既存のガソリンスタンドが充電スタンドに移行してゆくことはほぼ不可能という状況が明らかになった。これらの充電設備設置の場所の代替案として、車を止めて長時間滞在する場所、特に各家庭での充電設備の設置はスマートハウスの一部としての電気自動車も重要な要素であることが明らかになった。このように電気自動車の充電設備設置場所での電力供給源となる太陽光発電の効率利用に関しても議論した。さらに、充電設備の設置可能な場所を具体化し、現時点での実際の普及状況を考慮し、実際の自動車需要などを基本とした電気自動車普及のシナリオ分析を試みるための基礎的なデータ収集も行った。<参考文献>坂本憲昭、新村隆英、高森寛、小沢和浩、プラグイン電気自動車のインフラモデルにおける助成金のスライディングモード制御、電気学会、産業応用部門大会、千葉工業大学、4-21, IV157-160, (2012)神奈川県や横浜市など電気自動車(EV)の普及を推進している自治体(一部は北米)などの調査結果を中心にして、プラグインEVの購入や電気充電スタンドの設置に対する公的な助成金の効率的な策定方法についての検討を行った。「公的投資戦略のための評価モデル」から検討を始め、充電スタンドのインフラモデルとプラグインEVの普及モデルを提案し、普及に応じた助成金の配分についてシナリオ分析を行った。12パターンのシナリオとその考察に於いて、EVの普及を促すには、補助金を増やすことが最も効果的であるという結論を得たが、同時に、最も好条件を与えたシナリオでさえもEVの予想される普及率は、経済産業省が取りまとめた「次世代自動車戦略2010」の目標値に達するのは難しい状況という結論を得ている。この内容は第8回日本統計学会春季集会にて発表を行っている。さらに、本研究を基礎として燃料供給の経済的な不確実性下でのPEVのマーケットに対する投資政策のシミュレーションを行っている。この結果は学会誌「International Journal of Real Option Strategy」に投稿し採択されている。さらに、横浜市などで進められているスマートコミュニティでの電力価格の変動に対する消費者行動の動的モデルを提案し考察を行っている。また、電気自動車との競合が予想される燃料電池車の動向についてもその普及可能性についてもモデル化を行い考察を行っている。研究協力者の高森氏の提案した「EV市場拡大予測モデル」に基づき、電気自動車の供給と需要およびその際の充電インフラの必要性について議論を深めた。ここでは、既存モデルの総合的な見直しと,これまで得られたデータを使った基本的な数値シミュレーションを行っている。またさらに、別なアプローチとして電気自動車の普及に関してのシナリオを第三世代ケータイ電話の普及の様子を参考に解析を進めた。具体的には、ケータイ電話の普及と通信基地局の設置数を電気自動車と充電スタンドの設置数に類推させることによりシミュレーションを行った。ここでの研究成果は成長モデルの検証である。電気自動車の開発状況や市場の動向などに関しては、学会参加や企業展示会を中心に情報収集を行っている。さらに、北米の状況に関しては新村が視察を行っている。また、3月12日に開催した研究会「電気自動車と充電設備の市場と課題」において議論を深めた結果、現状のモデルの不備な点や、充電設備設置の課題などが明らかになりつつある。つまり、各家庭での充電設備の設置をスマートハウスの一部として電気自動車と位置づけることも重要な要素であることが明らかになった。そこで、スマートハウスの現地調査や学会参加による情報収集も開始した。

さらに、スマートハウスや電気自動車の効率的な充電のポイントとなる太陽光発電の効率利用に関しては天候のデータからその有用性を議論した。この結果は、2012年サンディエゴにて開催されるIEEEの国際会議で発表予定である。本年度に予定していた、電気自動車の普及を推進している自治体などの調査は、現在神奈川県や横浜市などを中心に継続的に情報収集を行っている。当初の研究計画に関しての達成度は以下である。「市場調査の対象を欧州(EU)地域に拡大し,データを収集する。現地政策担当者・研究者と意見交換をおこなう。収集した情報をさらにモデルに反映する。」に関しては、欧州市場の状況よりも北米や日本の方が電気自動車の普及に関しては進展が図られている現状から、当初予定のような調査対象の拡大は行っていない。さらに、東日本大震災以降神奈川県をはじめとして国内の自治体が積極的な電気自動車やスマートシティの普及についての助成金や充電設備などへの公共投資を行っているため、国内動向の把握がむしろ重要である。国内動向や北米に関する情報収集は当初目標を十分達成している。「学会論文により,ここまで得られた知見を中間報告として発表する。」に関しては、国内外の学会に参加し発表を行っている。その成果は研究発表(平成24年度の研究成果)に挙げている。1.「既存モデルの総合的な見直しと,これまで得られたデータを使った基本的な数値シミュレーションをおこなう」ことに関してはおおむね順調に進展している。2.上記「初期シミュレーションの結果をメーカ(日産など)研究者および自治体(横浜市など)政策担当者に検討を依頼し,意見およびデータを収集する。同時に,研究分担者により,北米(カリフォルニアなど)の市場および政策調査を現地にておこなう。」に関しては、研究協力者やメーカ開発者などとの研究会を実施しおおむね順調に進展した。また現地政策調査に関しては、当初予定した北米がEVに関してあまり積極的な政策を打ち出していないことから成果は期待できなかったが、現状把握ができた点からは、おおむね順調に進展したといえる。3.「収集したデータにより,モデルを改良する。地域の専門家(メーカおよび自治体)との意見交換を定期的におこなう。」に関してはデータ収集を継続して行っている。また、電気自動車の普及のためのインフラとしてスマートハウス(自宅充電設備)を考慮に入れたため、データ収集や地域の専門家との意見交換の内容が拡大している。しかし、研究全体の位置づけとしてはおおむね順調に推移しているといえる。電気自動車の開発状況や市場の動向などに関しては、学会参加や企業展示会を中心に情報収集を継続して行ってゆく。本年度も、現状のモデルの不備な点や、充電設備設置の課題などさらに議論を深めたい。
ルールベース及び症例準拠推論に基づく地域医療支援システムの開発と評価

医療情報の中央集積化が進展し,実用的な方面から電子カルテ・患者データの電子化が急速に進められており,癌プロトコルデータベースをはじめ,膨大なデータが集積が可能となっている.しかしながら,データベースから抽出された知識および実際に蓄えられたデータを再利用する立場からの研究はほとんどない.本研究では,知識工学的手法を用いて,蓄積された診療データベースからの再利用を試みようとするものである:(1)診療支援では,診断のみならず治療内容が重要な情報であることも多い.したがって,検索したい類似の症例から,参考になる治療内容・治療経過等の情報を抽出できることが望ましい.(2)各症例が診断困難・治療困難であればあるほど,それに類似した症例のきわめて詳細な記述が必要である.この場合,ユーザーの必要かつ十分な情報が抽出できることが望ましい.(3)専門家は,典型的な症例に関してはルールベース推論を,診療困難な症例に関しては,症例準拠型推論に近い推論をすることが,機械学習の研究によって明らかになってきている.以上のように,本研究によって,研究段階とはいえ,以下の結果が得られてきている:(1)専門家により近い推論機構を実装することで,知能情報学的な立場からより高度な診療支援システムを開発,その性能を医療現場において評価,より専門家の推論機構についての深い考察を行える.(2)システムを単一施設のみで稼動させるのではなく,インターネット上で公開することも考慮することで,地域医療支援システムの構築に貢献できる.本研究では,平成14年1月の時点で,問題領域を頭痛の鑑別診断に絞り,システムの構築を完成,平成14年2月より,インターネット上でのテストを行っている.今後,知識ベースの充実を図り,システムを公開していく予定である.医療情報の中央集積化が進展し,実用的な方面から電子カルテ・患者データの電子化が急速に進められており,癌プロトコルデータベースをはじめ,膨大なデータが集積が可能となっている.しかしながら,データベースから抽出された知識および実際に蓄えられたデータを再利用する立場からの研究はほとんどない.本研究では,知識工学的手法を用いて,蓄積された診療データベースからの再利用を試みようとするものである:(1)診療支援では,診断のみならず治療内容が重要な情報であることも多い.したがって,検索したい類似の症例から,参考になる治療内容・治療経過等の情報を抽出できることが望ましい.(2)各症例が診断困難・治療困難であればあるほど,それに類似した症例のきわめて詳細な記述が必要である.この場合,ユーザーの必要かつ十分な情報が抽出できることが望ましい.(3)専門家は,典型的な症例に関してはルールベース推論を,診療困難な症例に関しては,症例準拠型推論に近い推論をすることが,機械学習の研究によって明らかになってきている.以上のように,本研究によって,研究段階とはいえ,以下の結果が得られてきている:(1)専門家により近い推論機構を実装することで,知能情報学的な立場からより高度な診療支援システムを開発,その性能を医療現場において評価,より専門家の推論機構についての深い考察を行える.(2)システムを単一施設のみで稼動させるのではなく,インターネット上で公開することも考慮することで,地域医療支援システムの構築に貢献できる.本研究では,平成14年1月の時点で,問題領域を頭痛の鑑別診断に絞り,システムの構築を完成,平成14年2月より,インターネット上でのテストを行っている.今後,知識ベースの充実を図り,システムを公開していく予定である.医療情報の中央集積化が進展し,実用的な方面から電子カルテ・患者データの電子化が急速に進められており,癌プロトコルデータベースをはじめ,膨大なデータが集積が可能となっている.しかしながら,データベースから抽出された知識および実際に蓄えられたデータを再利用する立場からの研究はほとんどない.本研究では,知識工学的手法を用いて,蓄積された診療データベースからの再利用を試みようとするものである:(1)診療支援では,診断のみならず治療内容が重要な情報でああることも多い.したがって,検索したい類似の症例から,参考になる治療内容・治療経過等の情報を抽出できることが望ましい.(2)各症例が診断困難・治療困難であればあるほど,それに類似した症例のきわめて詳細な記述が必要である.この場合,ユーザーの必要かつ十分な情報が抽出できることが望ましい.(3)専門家は,典型的な症例に関してはルールベース推論を,診療困難な症例に関しては,症例準拠型推論に近い推論をすることが,機械学習の研究によって明らかになってきている.以上のように,本研究によって,研究段階とはいえ,以下の結果が得られてきている:(1)専門家により近い推論機構を実装することで,知能情報学的な立場からより高度な診療支援システムを開発,その性能を医療現場において評価,より専門家の推論機構についての深い考察を行える.(2)システムを単一施設のみで稼動させるのではなく,インターネット上で公開することも考慮することで,地域医療支援システムの構築に貢献できる.医療情報の中央集積化が進展し,実用的な方面から電子カルテ・患者データの電子化が急速に進められており,癌プロトコルデータベースをはじめ,膨大なデータが集積が可能となっている.しかしながら,データベースから抽出された知識および実際に蓄えられたデータを再利用する立場からの研究はほとんどない.本研究では,知識工学的手法を用いて,蓄積された診療データベースからの再利用を試みようとするものである:(1)診療支援では,診断のみならず治療内容が重要な情報であることも多い.したがって,検索したい類似の症例から,参考になる治療内容・治療経過等の情報を抽出できることが望ましい.(2)各症例が診断

困難・治療困難であればあるほど,それに類似した症例のきわめて詳細な記述が必要である.この場合,ユーザーの必要かつ十分な情報が抽出できることが望ましい.(3)専門家は,典型的な症例に関してはルールベース推論を,診療困難な症例に関しては,症例準拠型推論に近い推論をすることが,機械学習の研究によって明らかになってきている.以上のように,本研究によって,研究段階とはいえ,以下の結果が得られてきている:(1)専門家により近い推論機構を実装することで,知能情報学的な立場からより高度な診療支援システムを開発,その性能を医療現場において評価,より専門家の推論機構についての深い考察を行える.(2)システムを単一施設のみで稼動させるのではなく,インターネット上で公開することも考慮することで,地域医療支援システムの構築に貢献できる.本研究では,平成14年1月の時点で,問題領域を頭痛の鑑別診断に絞り,システムの構築を完成,平成14年2月より,インターネット上でのテストを行っている.今後,知識ベースの充実を図り,システムを公開していく予定である.
集中治療室に入室した患者の家族の心的外傷後成長に着目した家族支援に関する研究

本研究は、心的外傷性ストレス症状(Posttraumatic Stress Symptoms: PTSS)を呈した家族の精神状態が、いかなる要因によって影響され変化するのかを定量的に明らかにすることを目的としている。2018年度は、継続して行っている調査結果を用いて、集中治療室に入室した患者の家族の精神症状が家族機能に及ぼす影響に焦点を絞り、定量的に解析を行った。さらに、精神的負担が大きい家族の家族機能に関する先行研究を中心に文献検討を行った。その先行研究の中で、本研究と同様の家族機能尺度を使用している心理療法研究の研究結果を用いて、本研究の家族機能の評価に外挿した。その結果、精神的負担が大きい家族の程度が明らかになった。集中治療室に入室した患者の家族の61%が支援を必要としている程、家族機能が悪化していた。中程度の家族機能を有している家族は39%で、家族機能が良好な家族はいなかった。さらに家族機能が悪化している家族ほど、困難な状況を乗り越える力であるレジリエンスが低いことが明らかになった。今後は、定量的解析を進めて、どのような要因が家族機能を悪化させるのか、また良好な家族機能を維持できる要因は何かを明らかにする。これまでの研究成果をもとに結果を取りまとめている。現在、論文作成を行っているが、年度内に結果をまとめて、投稿、学術誌の受理をすることができなかった。そのため、今後も継続して解析を進めて、論文作成および学術誌への投稿を進めていく。これまでの研究で集中治療室に入室した患者の家族は長期間重症な心的外傷性ストレス症状を呈している者がいるものの、入室時点で精神症状が軽症の家族はレジリエンスが高いことが明らかになった。レジリエンスは心的外傷性ストレス症状の緩衝要因として注目されているが、集中治療室に入室した患者の家族のレジリエンスが、どのように精神症状に影響を及ぼすのかは不明である。そのため、家族のレジリエンスと心的外傷性ストレス症状の変化を明らかにし、家族のレジリエンスが精神症状に及ぼす影響を明らかにする。そしてこれらの研究成果は今後予定している「家族支援に関するプログラム開発に関する研究」を実施するための基礎資料とする。本研究は心的外傷後ストレス症状(Posttraumatic Stress Symptoms: PTSS)を呈した家族の精神状態がいかなる要因によって影響され、変化するのかを定量的に明らかにし、これから開発を予定している家族のための支援プログラムの基礎資料とすることを目指している。2016年度は、以前から継続して行っている家族の調査結果を取りまとめ学術誌投稿と学会発表を行った。分析した結果、予定入室の中で再発がん患者の家族が、他の疾患で入室した患者家族の中で最も精神的負担が大きかった。また、家族の肯定的な精神状態(レジリエンス)は、PTSSを軽減させる可能性を示唆した。また、家族属性の一部がレジリエンスと有意に正の関連を示していた。これらの調査の取りまとめた結果と文献検討を実施し、質問紙で使用する調査項目や研究デザイン、調査対象者を再考し、家族のための支援プログラムの基礎資料として、より有効な調査となるように検討している。研究デザイン、対象者、質問紙の内容を再考しているため、フィールド調整と倫理委員会申請書類準備が遅れている。再考している内容が決定され次第、調査実施準備を進めていく所存である。本研究は、心的外傷性ストレス症状(Posttraumatic Stress Symptoms: PTSS)を呈した家族の精神状態が、いかなる要因によって影響され変化するのかを定量的に明らかにし、これから開発を予定している家族のための支援プログラムの基礎資料とすることを目指している。2017年度は、家族の肯定的な精神状態(レジリエンス)とPTSS、家族の属性の関係を分析した結果を学術誌に投稿を行った。分析の対象は、家族の中で患者の重要他者であるものとした。家族のレジリエンスは、PTSSを軽減させる可能性を示唆した。さらに家族の属性とレジリエンスの関係について。重要他者の年齢および患者の性別がレジリエンスと正の相関を示し、重要他者の精神疾患既往歴とレジリエンスが負の相関を示した。集中治療室に入室した患者の家族の精神状態に関する調査が進み、家族支援プログラムのモデル案作成のための情報収集を進めることができた。この基礎資料を基にフィールド調整と倫理委員会申請準備を進めていく。

今後は、定量的解析を進めて、どのような要因が家族機能を悪化させるのか、また良好な家族機能を維持できる要因は何かを明らかにする。これまでの研究成果をもとに結果を取りまとめている。現在、論文作成を行っているが、年度内に結果をまとめて、投稿、学術誌の受理をすることができなかった。そのため、今後も継続して解析を進めて、論文作成および学術誌への投稿を進めていく。今後は、継続して行っている調査結果の分析を引き続き行い、家族関係とPTSS、レジリエンスの関連を明らかにする。この分析結果を研究計画内容に反映させ、研究計画内容を洗練させていく。またフィールド調整、倫理委員会申請準備も進めていくこととする。今後は、家族支援プログラムについて文献検討、国内の困難を抱えた家族に関する取り組みの検討、専門家との検討会を通じてプログラム作成を行う予定である。これまでの研究で集中治療室に入室した患者の家族は長期間重症な心的外傷性ストレス症状を呈している者がいるものの、入室時点で精神症状が軽症の家族はレジリエンスが高いことが明らかになった。レジリエンスは心的外傷性ストレス症状の緩衝要因として注目されているが、集中治療室に入室した患者の家族のレジリエンスが、どのように精神症状に影響を及ぼすのかは不明である。そのため、家族のレジリエンスと心的外傷性ストレス症状の変化を明らかにし、家族のレジリエンスが精神症状に及ぼす影響を明らかにする。そしてこれらの研究成果は今後予定している「家族支援に関するプログラム開発に関する研究」を実施するための基礎資料とする。英文校正代と投稿料に使用。これまでの研究成果を取りまとめて論文作成に取り組んでいるが、定量的解析および論文執筆が終わらなかったため、次年度も継続して論文作成および投稿を行っていく。
「NICUの看護ケア」×「ロボティクス」による機能的クベースの開発

本研究では,「NICUの看護ケア」×「ロボティクス」による機能的クベースの開発を行うことを目的としている.NICU内での看護技術を一般化するために,ロボティクス技術を用いて必要な機能をクベース(新生児ケア用の専用保育器)に持たせる.機能的クベースで実現する機能は下記のとおりである.1.看護師の目(モニタリング)=新生児の体動計測:画像センシングを用いて,早期出産児の体動を無拘束非接触に計測する.2.看護師の判断,予測=機械学習による新生児の睡眠-覚醒判定:計測した早期出産児の体動をパラメータとし機械学習により睡眠-覚醒リズムを推定する.3.看護師の手=インフレータブルロボットによる新生児の体位変換,体位固定:空気圧駆動のインフレータブルロボットを変形させることにより早期出産児の体型に応じて体位変換,体位固定を行う.本年度では看護師の目(モニタリング)=新生児の体動計測:画像センシングを用いて,早期出産児の体動を無拘束非接触に計測,を中心に研究開発を実施した.本年度のゴールは,体動とバイタルサインを用いて早期出生児の活動リズムを推定することにある.早期出生児の活動を24時間にわたって録画し,動画像データに対して差分処理を適用,これにより非拘束,非接触に体動の大きさ,頻度を算出した.また,対象児に行われる処置,治療時間についてはビデオソムノグラフィに基づいて記録し,その動作や時刻が対象児の生体リズムへ与える影響を確認した.また,同時に算出した体動とバイタルデータを解析し,自己相関処理を行うことで,活動リズムや生体リズムを推定するアルゴリズムを確立した.本年度では看護師の目(モニタリング)=新生児の体動計測:画像センシングを用いて,早期出産児の体動を無拘束非接触に計測を中心に研究開発を実施した.新生児の睡眠は小児や成人の睡眠と異なり不明な点は多いが,数時間,数十分おきに睡眠ー覚醒サイクルを形成していることが確認されている.この部分に対してロボティクス技術のビジュアルセンシングを適応し,そのリズムについて検討した.実験は修正月齢32週の早期出生児(F:3名,M:2名)を対象とし,NICU(新生児集中治療室)で実施した.クベース内の児の様子と生体情報モニタを24時間録画した.体動検出を行う際に使用したカメラはHanwha Japan製DC-NCR300U,広角撮影78度の赤外線webカメラである.クベース内の対象児の動画像データをグレースケールに変換し差分処理を実施,体動頻度や大きさ情報を抽出した.これらの情報を用いて自己相関関数を求め,コレログラムを算出,データの周期性を検討した.自己相関のラグは1秒毎に設定した.実験の結果,体動による睡眠-覚醒に関連する活動リズムがあることが確認できた.最小で2時間11分,最大で2時間45分,全体を通して2時間から3時間の間で活動リズムを持つことが確認できた.修正月齢は同じであるにも関わらず,全被験者を通して一意の活動リズムでないことが確認された.その原因として,循環器やその他,成長度合いが個人で異なっていることが影響したと考えられる.今後の課題は被験者数を増やすことで,より精度の高い活動リズムの推定をはかること,また,活動リズムに合わせて医療スタッフの最適な処置時間を決定し,対象児の睡眠-覚醒リズムに及ぼす影響を確認する.2018年度では,対象児の体動情報をビジュアルセンシングにより抽出し,コレログラムによりゆるやかな相関で睡眠ー覚醒に関連する活動リズムを確認することができた.2019年度の計画では,得られた対象児の体動により,睡眠ー覚醒サイクルを推定するアルゴリズムを確立を目標としている.NICUの看護師へのヒアリングによると,新生児の体動には振戦や連続運動,頭部運動など複数種類の体動があり,それぞれが反射や反応など中枢神経の活動を反映している.画像処理により,これらの運動を分類し,複数種類の運動の頻度や時間間隔をパラメータとして用いて機械学習を行うことで新生児の睡眠ー覚醒サイクルを推定するモデルを構築する.抽出した振戦,伸び,頭部運動,四肢運動,呼吸運動についてその頻度や周期をパラメータとして機械学習を行い,睡眠ー覚醒サイクルを定量化する.睡眠ー覚醒の2段階だけでなく,それぞれへの推移段階についても推定するアルゴリズムも確立する.計画は予定通り進んでおり,実験や計測における問題や時間的な遅れも発生していない.2019年度も順調に計画が進めば,2020年度ではインフレータブルロボットを応用したクベース内児の体位保持装置の開発を実施する.本研究では,「NICUの看護ケア」×「ロボティクス」による機能的クベースの開発を行うことを目的としている.NICU内での看護技術を一般化するために,ロボティクス技術を用いて必要な機能をクベース(新生児ケア用の専用保育器)に持たせる.機能的クベースで実現する機能は下記のとおりである.1.看護師の目(モニタリング)=新生児の体動計測:画像センシングを用いて,早期出産児の体動を無拘束非接触に計測する.2.看護師の判断,予測=機械学習による新生児の睡眠-覚醒判定:計測した早期出産児の体動をパラメータとし機械学習により睡眠-覚醒リズムを推定する.3.看護師の手=インフレータブルロボットによる新生児の体位変換,体位

固定:空気圧駆動のインフレータブルロボットを変形させることにより早期出産児の体型に応じて体位変換,体位固定を行う.本年度では看護師の目(モニタリング)=新生児の体動計測:画像センシングを用いて,早期出産児の体動を無拘束非接触に計測,を中心に研究開発を実施した.本年度のゴールは,体動とバイタルサインを用いて早期出生児の活動リズムを推定することにある.早期出生児の活動を24時間にわたって録画し,動画像データに対して差分処理を適用,これにより非拘束,非接触に体動の大きさ,頻度を算出した.また,対象児に行われる処置,治療時間についてはビデオソムノグラフィに基づいて記録し,その動作や時刻が対象児の生体リズムへ与える影響を確認した.また,同時に算出した体動とバイタルデータを解析し,自己相関処理を行うことで,活動リズムや生体リズムを推定するアルゴリズムを確立した.本年度では看護師の目(モニタリング)=新生児の体動計測:画像センシングを用いて,早期出産児の体動を無拘束非接触に計測を中心に研究開発を実施した.新生児の睡眠は小児や成人の睡眠と異なり不明な点は多いが,数時間,数十分おきに睡眠ー覚醒サイクルを形成していることが確認されている.この部分に対してロボティクス技術のビジュアルセンシングを適応し,そのリズムについて検討した.実験は修正月齢32週の早期出生児(F:3名,M:2名)を対象とし,NICU(新生児集中治療室)で実施した.クベース内の児の様子と生体情報モニタを24時間録画した.体動検出を行う際に使用したカメラはHanwha Japan製DC-NCR300U,広角撮影78度の赤外線webカメラである.クベース内の対象児の動画像データをグレースケールに変換し差分処理を実施,体動頻度や大きさ情報を抽出した.これらの情報を用いて自己相関関数を求め,コレログラムを算出,データの周期性を検討した.自己相関のラグは1秒毎に設定した.実験の結果,体動による睡眠-覚醒に関連する活動リズムがあることが確認できた.最小で2時間11分,最大で2時間45分,全体を通して2時間から3時間の間で活動リズムを持つことが確認できた.修正月齢は同じであるにも関わらず,全被験者を通して一意の活動リズムでないことが確認された.その原因として,循環器やその他,成長度合いが個人で異なっていることが影響したと考えられる.今後の課題は被験者数を増やすことで,より精度の高い活動リズムの推定をはかること,また,活動リズムに合わせて医療スタッフの最適な処置時間を決定し,対象児の睡眠-覚醒リズムに及ぼす影響を確認する.2018年度では,対象児の体動情報をビジュアルセンシングにより抽出し,コレログラムによりゆるやかな相関で睡眠ー覚醒に関連する活動リズムを確認することができた.2019年度の計画では,得られた対象児の体動により,睡眠ー覚醒サイクルを推定するアルゴリズムを確立を目標としている.NICUの看護師へのヒアリングによると,新生児の体動には振戦や連続運動,頭部運動など複数種類の体動があり,それぞれが反射や反応など中枢神経の活動を反映している.画像処理により,これらの運動を分類し,複数種類の運動の頻度や時間間隔をパラメータとして用いて機械学習を行うことで新生児の睡眠ー覚醒サイクルを推定するモデルを構築する.抽出した振戦,伸び,頭部運動,四肢運動,呼吸運動についてその頻度や周期をパラメータとして機械学習を行い,睡眠ー覚醒サイクルを定量化する.睡眠ー覚醒の2段階だけでなく,それぞれへの推移段階についても推定するアルゴリズムも確立する.計画は予定通り進んでおり,実験や計測における問題や時間的な遅れも発生していない.2019年度も順調に計画が進めば,2020年度ではインフレータブルロボットを応用したクベース内児の体位保持装置の開発を実施する.
遠隔操作型針穿刺ロボットを用いたCT透視ガイド下生検の臨床試験（FIH試験）

本研究の目的は、我々が開発したCTガイド下IVR用針穿刺ロボット(Zerobot)を用いたCT透視ガイド下生検の臨床試験(First-in-Human試験)を実施することである。当初の計画通り平成30年4月から試験を開始した。5月17日には第1例目を登録し、6月6日にプロトコル手技を実施した。その後も順調に症例を重ね、目標の10例において症例登録を行い、全例でプロトコル手技を実施した(10例目の手技日は9月25日)。10例の内訳は、男性6例、女性4例。平均年齢72歳。生検部位としては、腎4例、肺3例、副腎1例、前縦隔1例、腸腰筋1例であった。10例全例でロボットを用いた病変への生検導入針の刺入は実行可能であった(実行可能率:100%[10/10])。ロボットを用いた病変への生検導入針の刺入に伴う術者の実効線量は全例で0μSvであった。ロボットの不具合はみられなかった(不具合発生率:0 %[0/10])。有害事象は8例で計11個生じた(有害事象発生率:80%[8/10])。そのうち、生検手技に関連したグレードIIIaの有害事象が1例で生じた(グレードIII以上の有害事象発生率:10%[1/10])。その他合計10個のグレードIの有害事象がみられた。そのうち8個は生検手技と関連しており、2個は手技と関連ないものと思われた。ロボットとの因果関係が疑われた有害事象はなかった。全ての有害事象において回復もしくは軽快が確認された。全例で予定通り生検翌日に退院した。全例で病理診断結果が得られた。平成31年3月には統括報告書を作成し、モニタリングと監査を受けた後に試験終了となった。H3031年の2年間で実施予定の試験を1年目で終了したため。臨床試験は終了したため、来年度にはその成果発表を行う。具体的には第78回日本医学放射線学会総会で発表を行う予定となっている。また英語論文を作成し、国際誌へ投稿する予定である。平均年齢72歳。H30年度の研究が前倒して進捗したため、研究費も1,300,000円前倒し請求を行った。48,360円残高が発生したが、研究3年間全体での使用計画には変更はない。
回折限界を打破する偏光ホログラムメモリシステムの研究開発

近年、ホログラムストレージシステムやホログラフィック集積回路(光再構成型ゲートアレイ)の研究が急ピッチで進められている。このようなシステムの場合、イメージセンサの解像度を高くすることでさらにバンド幅を高くできるが、回折限界から、これ以上の高いバンド幅での読み出しが難しくなっている。そこで、本研究では、回折限界に達したスポット径をこれ以上小さくする試みをやめ、1つのスポットから偏光状態を読み取り、複数ビットの情報として活用できる偏光ホログラムストレージシステムを開発した。当年度はリード・ライトが可能な偏光ホログラムストレージシステムの開発に向けて、MEMS(テキサス・インスツルメンツ社製)とレーザを併用するインターリブ方式を用いるホログラムメモリ・アドレッシング機構の改良研究を行なってきた。また、外部のライターを用いずに、ホログラムメモリの書き込みまで一体化したホログラムストレージシステムの研究を遂行した。当年度は、まだ偏光検出用のセンサが開発できていないので、通常のイメージセンサーと偏光板等とを併用して評価を進めている。レーザ強度のばらつき、MEMSミラー角度の誤差、ホログラムメモリ特性のばらつき、光学系の組み立て精度の問題等、キャリブレーションにより補正する技術も合わせて研究している。このキャリブレーションを用いると、ホログラムメモリへの書き込み時に、偏光検出フォトダイオードアレイのばらつきも含め、全てのばらつきに対して補正をかけることができる。この補正により、ホログラムメモリデバイスの読み出しエラーを低減することができる。また、当年度は偏光方向検出フォトダイオード評価チップの設計を行った。偏光角度の検出には垂直、水平検出の2つのフォトダイオードをセットで用いる。これらのセルはカスタム設計によりレイアウトした。そして、後段には偏光角検出回路が実装され、その回路において、2つのフォトダイオードの反応時間差やトータルの光強度をデジタル的に検出する。25年度は設計までとして、26年度以降に試作を予定している。本研究では、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)とレーザアレイのハイブリッド構造を採り、インターリブ方式を用いることで超高速な読み出しが可能な非回転式のホログラムストレージシステムを開発している。今年度、シミュレーションベースでフォトダイオードセル、偏光角検出回路の動作評価を実施し、また、このフォトダイオードセルや偏光角検出回路の評価を反映させつつ、8万ピクセルの偏光角検出フォトダイオードアレイのチップを設計した。27年度にはこのチップを試作し、ホログラムストレージシステムを実現、そして総合評価試験を行う予定である。また、今年度、ホログラムメモリの書き込みばらつきに対する耐性も評価した。ホログラムメモリは書き込み条件に敏感であり、この書き込み条件の違いによるばらつきが大きい。本研究ではホログラムストレージシステム内で生じるばらつきに対して補正ができるように解析を実施した。加えて、ホログラムの記録後の劣化や欠損に対しても補正に向けた評価を実施した。この結果、劣化等が生じたときに、ホログラムからの回折光の輝度値は低下するものの、コントラスト比は大きく低下せず維持され、正常に値の読み出しが可能であることを試験的に確認した。結果、ホログラムストレージシステムのレーザアレイのパワーにある程度余裕を持たせておくだけで、劣化したホログラムメモリであっても、値を正確に読み出せることを示せた。このホログラムメモリの劣化への評価も最終年度に実機にて行なう。本研究では、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)とレーザアレイのハイブリッド構造を採り、インターリブ方式を用いることで超高速な読み出しが可能な非回転式のホログラムストレージシステムを開発することを目指している。また、偏光角度を検出することでより高容量のホログラムメモリシステムを実現することも目標であり、今年は偏光角度検出を行なうVLSI部の試作に取り組んだ。0.18μmスタンダードCMOSプロセスを用いて、偏光方向を検出可能なフォトダイオードを試作し、その特性評価を行なった。その結果、実際に偏光角度の検出が可能であることを試験的に実証した。この試作では、いくつかのタイプの偏光方向検出フォトダイオードを作り、特性評価を行なった。概ね、波長依存、感度差も少なく、設計に自由度があることが確認できた。当初は、偏光角度を検出可能なフォトダイオードはメタルのスリットが入ることから感度が落ちることを予測していたが、通常のフォトダイオードと比較してもほぼ互角の感度が実現でき、偏光検出が感度の点でデメリットにならないことを実証した。ただし、偏光角度を検出するときの偏光角度感度は小さく、検出における時間分解能は高くなくてはならない。この度は初回の試作チップにトラブルが発生し、1つ目のチップが正常に動作せず、急遽2つ目のチップを試作し、試験を実施した。よって、研究が少々遅れることになり、研究成果発表が後ろにずれ込むことになった。今後、本試験結果に関する成果発表を行なう予定である。研究項目にあげているホログラムシステムの光学部の開発、VLSI部の開発共に計画通り進めている。情報学当初の計画通り、研究を遂行していく。