(参考3)

新規採択開発課題の概要

機器開発プログラム(領域特定型)
「生体内・細胞内の生体高分子の高分解能動態解析(原子・分子レベル、局所・3次元解析)」:4件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
生体分子3次元高分解能動態解析装置の開発 伊東 修一 オリンパス株式会社
バイオサイエンス開発部 技術開発G
課長代理
生体高分子(タンパク質やDNA等)の動的構造情報を得ることは、その機能解明を行うために重要です。そのための生体分子3次元高分解能動態解析装置(高速原子間力顕微鏡)を開発します。従来の原子間力顕微鏡は1画像を撮るのに分オーダーの時間を要し、動的挙動観察は不可能でした。本装置は、水溶液中の生体分子をナノメータの解像度で動的観察可能です。描画速度50フレーム/秒、垂直分解能0.1nm、試料に与える力2pN以下という性能です。
超高速バイオナノスコープの開発 江藤 剛治 近畿大学
理工学部
教授
蛋白質の細胞内での急激な構造変化やイオンチャンネルのイオン放出時の瞬間的開閉機構のような細胞内のマイクロ秒スケール現象が観察できるようになれば、細胞を生かしたまま様々な現象を解明することができます。そこで1千万枚/秒で撮影できる超高速度と、光子を感知できるレベルの超高感度を併せ持つCCD型撮像素子を備える超高速ビデオ生物顕微鏡システムを開発します。
顕微質量分析装置の開発 瀬藤 光利 自然科学研究機構
岡崎統合バイオサイエンスセンター
助教授
質量分析のイオンビームによって病気の原因物質を見て取る「顕微質量分析装置」を開発します。この装置は、未知の物質を生体内から発見と同時に同定できるという、既存の装置にない新性能を有します。蛋白質や核酸、脂質、糖鎖、それら同士の修飾、未知の物質等、までも単一細胞内レベルで対象にできます。この手法は患者の病理組織での異常の原因をその場で見ることができるため、迅速な診断や医薬、治療法の開発に貢献します。
X線HARPを用いた生体超高分子構造機能解析装置 若槻 壮市 高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
教授
現行のCCDやピクセル型2次元X線検出器に比べ100倍以上の感度を持ち、リアルタイムイメージングにも対応できる高感度X線HARP検出器を開発し、放射光マイクロビームX線ビームライン、サブミクロン結晶のハンドリング技術、データ解析方法などの開発と併せて、現在最先端の放射光X線では測定の困難な「蛋白質、核酸、糖鎖の生体超高分子複合体の超微小結晶の構造解析システム」を構築します。
機器開発プログラム(領域特定型)
「実験小動物の生体内の代謝の個体レベルでの無・低侵襲的解析、可視化」:3件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
レドックス動態の磁気共鳴統合画像解析システム 内海 英雄 九州大学
大学院薬学研究院
教授(副研究院長)
生活習慣病に深く関わる「活性酸素・フリーラジカル・レドックス」の動態を無侵襲画像解析するために、高分解磁気共鳴統合画像解析装置および最適化プローブ剤からなるシステムを開発します。本システムを種々の酸化ストレス疾患や脳機能障害のモデル実験動物に適用し、レドックス動態・機能障害の無侵襲画像解析手法を確立することで、生活習慣病・脳機能障害の発症機序の解明と新たな診断法の確立・医薬品の開発に貢献します。
実験動物用のオプティカルバイオプシーシステムの開発 佐藤 英俊 独立行政法人理化学研究所
田代分子計測工学研究室
研究員
ラット等の実験小動物の体内まで生きたまま測定できる、超小型のファイバープローブを用いた光バイオプシーシステムを開発します。これにより、生体組織の病態変化をラマン分光計測する分子診断機能と画像計測を結びつけた機能化イメージングを、超早期の診断や病態の解析手法として実験動物により検証します。この光による計測技術と診断手法は、動物にばかりではなく人にも適用でき、臨床応用に直接結びつくものです。
到来方向測定による高感度ガンマ線3Dカメラの開発 谷森 達 京都大学
大学院理学研究科
教授
ガンマ線は、体内代謝を直接観測できる唯一の手法ですが、到来方向の測定が難しく可視化が困難でありました。我々はコンプトン散乱を完全に測定できる装置を開発し、世界で初めて医療用のガンマ線の到来方向決定を単ガンマ線毎に行い、雑音が大変少ない高画質な3次元像を得る手法を開発しました。この手法をもとに、30cm角の検出部面積を持つプロトタイプを製作し、実験小動物生体内の単一細胞の動的移動・代謝の可視化を実現し、新規測定機器を開発します。
機器開発プログラム(領域特定型)
「ナノレベルの物質構造3次元可視化」:1件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
非破壊3次元TOF-RBS分析装置の開発 高井 幹夫 大阪大学
極限科学研究センター
教授
200keV程度の中エネルギーイオンビームを10nm以下に集束したイオンナノプローブを形成し、このイオンナノプローブの局所チャンネリング・後方散乱イオンを飛行時間(TOF)計測します。そのマッピングにより3次元可視化を行い、ナノ領域の不純物同定、元素分布、組成、結晶性、表面界面状態の非破壊計測技術の装置化・実用化を目指します。最終的に、分解能が10nm以下で非破壊3次元分析を可能とするテーブルトップサイズの装置を実現します。
機器開発プログラム(領域特定型)
「ナノレベルの物性・機能の複合計測」:3件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
中性子スピン干渉原理に基づく中性子スピンエコー装置開発 川端 祐司 京都大学
原子炉実験所
教授
中性子散乱は、水素、リチウムなどX線で見えにくい原子の動的な過程が見える物質研究に対する最も有力な手段の一つであります。その中でも「中性子スピン干渉」は非常にユニークな物理原理であり、これを応用した高エネルギー分解能かつ高中性子強度を同時に実現できる中性子スピンエコー装置を開発します。本装置の開発により、NMR等他の分光法では測定不可能であった遷移エネルギー及び遷移運動量領域における動的過程を明らかにします。
高分解能スピン偏極走査電子顕微鏡 小池 和幸 北海道大学
大学院理学研究科
教授
ハードディススクをはじめとする磁気デバイスや磁性材料の開発は急速に進み、現状の評価装置では分解能を含め、対応が困難となりつつあります。そこで、磁気分解能3nmを有し、ナノ領域の組成分析、結晶構造解析機能を複合化したスピン偏極走査電子顕微鏡を新たに開発して、磁気構造解析、その組成・結晶構造との関係を解明し、磁性に関する現象の解明やデバイス性能向上の研究に貢献します。
複合型走査型非線形誘電率顕微鏡の開発 長 康雄 東北大学
電気通信研究所
教授
静電容量変化に対する高い感度とサブナノメータの空間分解能を持ち、線形・非線形誘電率の分布が計測可能な走査型非線形誘電率顕微鏡(SNDM)法を発展させ、従来にない高機能複合型SNDMシステムを開発します。この開発により、誘電材料中の分極、半導体中の電荷および高分子や生体の誘電特性とそれらに固定された電荷などが世界最高の性能で可視化できるようになり、種々の材料・素子の評価・分析に大きく貢献します。
機器開発プログラム(領域特定型)
「極微少量環境物質の直接・多元素・多成分同時計測」:4件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
非解離イオン化法全プロファイル分析標準計測装置 伊永 隆史 東京都立大学
大学院理学研究科
教授
試料を真空中で中性分子に変換し、リチウムイオンを気相で付着させることにより、解離(開裂)させずに1価正イオンにします。これにより、1成分を1ピークで示す質量スペクトルが得られ、全成分のプロファイルを検出できます。誘導体化・成分分離等が不要となり、不安定な金属錯体・ラジカル等を含む、浮遊ナノ粒子・固体・液滴・気体等の試料を前処理なしに、極微少量で測定できる世界唯一の先端的質量分析装置を開発します。
大気浮遊粒子用蛍光X線分析装置の開発 谷口 一雄 大阪電気通信大学
工学部
教授
マイクロX線ビーム励起を用いた蛍光X線分析法を構築し、1粒子の計測可能サイズをφ50nm以上、かつその定量値下限をfg(10~15g/粒子)とすることができる大気浮遊粒子等の1粒子測定用蛍光X線分析装置を開発します。極微少量環境物質である宇宙塵や大気浮遊粒子の1粒子の形状とその構成成分を、前処理なしで直接かつ多成分の同時定量を可能とし、環境分野で強く要望されている先端計測機器の実現を可能とします。
収束イオンビ-ム/レーザーイオン化法による単一微粒子の履歴解析装置 藤井 正明 東京工業大学
資源化学研究所
教授
ナノスケール加工可能な収束イオンビームと特定の分子種を選択検出できるレーザーイオン化を融合した新たな局所分析法により、微粒子の表面と内部の組成の違いを計測する単一微粒子履歴解析装置を開発します。有害な大気浮遊粒子状物質のうち環境場や発生起源に特徴的な微粒子に適用し、年輪の様に刻まれている組成分布情報から発生源や浮遊履歴を解明します。これにより汚染物質の生成機構を明確化する事で環境科学に貢献します。
光イオン化質量分析法による微粒子・微量成分計測 松見 豊 名古屋大学
太陽地球環境研究所
教授
サイズごとに微小粒子の化学成分を測定するレーザーイオン化微粒子質量分析器、および揮発性有機化合物を高感度検出する可搬型高感度光イオン化質量分析器を開発します。健康への悪影響が懸念されるディーゼル排ガス粒子などの大気中の微小粒子の分析、およびダイオキシン前駆体、シックハウス症候群原因物質や危険物などの高感度検出定量が可能となり、大気環境問題やリスク低減へ貢献します。
機器開発プログラム(領域非特定型):3件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
半導体素子増幅による光検出器の開発 相原 博昭 東京大学
大学院理学系研究科
教授
半導体素子技術と光電子増倍管技術、さらにICエレクトロニクス技術を融合させたハイブリッド光検出器を開発します。従来の光電子増倍管よりすぐれた時間分解能、早い読み出し時間、優れた波高分解能を有するデバイスの構築を目指します。これによって、非常に弱い光源からくる光の粒子(フォトン)をひとつずつ精度よく、かつ高速に測定できるようになります。基礎科学の実験から実用まで汎用性の高いデバイスです。
疾患早期診断のための糖鎖自動分析装置開発 西村 紳一郎 北海道大学
大学院理学研究科
教授
一滴の血清などから、現在の450倍の速さで全自動で糖鎖を分析する、世界初の「糖鎖自動分析装置」を開発します。癌や各種生活習慣病などで発現が変化する糖鎖の異性体構造を含む20種類以上の構造と量の解析を実現します。医療費の高騰や高齢化社会など、疾患予防診断の必要性が益々増大していますが、疾患により変化する糖鎖の解析は予防診断上不可欠な技術であり、本技術の開発により社会貢献を目指します。
生体計測用超高速フーリエ光レーダー顕微鏡 谷田貝 豊彦 筑波大学
大学院数理物質科学研究科
教授
生きたままの生体試料の断層画像を実時間で測定する顕微鏡を開発します。生体試料からの反射光を基準参照光と干渉させ、そのスペクトルをフーリエ変換することにより、非接触・非破壊・無侵襲で生体組織の断層映像を高速に取得する装置です。眼球の観察や皮膚組織の評価はもちろんのこと、内視鏡にこの顕微鏡を組み込むと、胃や肺の表層組織の観測、あるいは、ガン組織の評価・診断なども可能になり、医療の高度化に貢献します。
要素技術プログラム:11件
開発課題名 チームリーダー
氏名
チームリーダー
所属・役職
開発概要
ナノフォーカスX線源とナノトモグラフィーの開発 北 重公 名古屋工業大学
大学院工学研究科
教授
デバイスの積層構造を観察・解析する手法の開発は、半導体産業において緊急の課題であります。また、生体細胞内部の微小領域可視化は生体機能の解明に不可欠であります。これらの課題への決定策となるのは“微細構造三次元可視化”であり、このための電子スキャン型「高輝度・極微小焦点型X線源」を開発し、次いでそれを基幹要素とする微細組織X線断層撮影法(仮称:ナノトモグラフィー)の開発を目指します。
先端通信技術を用いた高感度超音波立体視センサ 谷口 研二 大阪大学
大学院工学研究科
教授
超音波を繰り返し発生させ、被測定対象物からの反射信号を2次元超音波アレイセンサで受け、コード発生器との位相差を読み取って立体画像の抽出を行う立体視センサを開発します。本方式の実現により、超小型(1cm3以下)で安価(量産時:1,000円以下)な立体視センサを用いた三次元的な距離計測がリアルタイムで可能となり、ロボットの目や車載衝突防止センサ、医療機器などへの応用が期待できます。
汎用走査プローブ顕微鏡シミュレータ 塚田 捷 早稲田大学
大学院理工学研究科
教授
探針によりナノ材料の構造と物性を原子尺度で測る走査プローブ顕微鏡は、ナノテクノロジーの必須の計測技術ですが、探針・試料間の量子力学的相互作用による像を解析する実用的な理論数値シミュレータは存在せず、その大きな可能性が発揮されていません。そこで、走査トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、ケルビン力顕微鏡などの計測を支援し、実験室のPCクラスタで計測データを解析するための汎用SPMシミュレータを開発します。
超高感度質量分析のためのサンプル前処理・導入システムの開発 夏目 徹 独立行政法人産業技術総合研究所
生物情報解析研究センター・機能ゲノムグループ
タンパク質ネットワーク解析チーム・チームリーダー
最新の質量分析計は10-18モルという超微量のタンパク質を検出することが理論的には可能です。しかし、タンパク質一つ一つが様々な形状・性質を持ち不安定なため、容易に吸着分解・消失してしまい、実際には、超高感度分析を行うことは極めて困難です。この問題を克服し、質量分析によるタンパク質解析の感度を飛躍的に向上させるため、ここ数年急速に進歩した超微細金属成形加工法(精密電鋳)と精密ロボットを組み合わせたサンプル前処理・質量分析導入システムの開発を行います。
4探針STMの制御系および多機能ナノチューブ探針の開発 長谷川 修司 東京大学
大学院理学系研究科
助教授
走査トンネル顕微鏡(STM)に4本の探針を組み込み、お互いの位置関係を認識しながら独立に駆動して電気計測を可能とする「4探針STM制御系」、および金属層や誘電体層で被覆して多様な機能をもたせた「被覆型カーボンナノチューブ探針」を開発します。これにより次世代ナノテクノロジーのためのナノスケール電気計測法として「4探針STM法」を確立し、さらに今までにない画期的な「グリーン関数STM法」を実現します。
ナノ物体計測のための操作観測技術の開発 藤田 博之 東京大学
生産技術研究所
教授
単一DNA分子を水中で捕まえ、外部にも取り出せるDNAピンセットをマイクロマシン技術で作ります。pNオーダーの力計測や、DNA分子による塩基認識タンパク質の捕獲と機能評価の技術を開発し、さらに原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡による観測技術を融合することで、ナノ物体の電気・機械特性を計測するマイクロマシンツールを得ます。個々のナノ物質の様々な特性を、物質を見ながら計測できる技術としてナノテクノロジーの研究へ多大なる貢献が期待できます。
生体分子のオンチップ分離・回収と1分子機能解析 船津 高志 東京大学
大学院薬学系研究科
教授
光学顕微鏡による1分子検出・操作技術と半導体微細加工技術を融合させ、チップ内で生体分子の機能を1分子レベルで計測する技術、および生体試料を微小流路に流し、蛍光標識した分子を1分子ずつ分離・回収することにより、それと結合している分子を同定する技術を開発します。本手法は、生体分子の機能解析や生体分子間相互作用の解析を行うための強力な分析技術であり、ポストゲノムのタンパク質機能解析に大きく貢献します。
低速・軽イオン励起特性X線の精密分析技術 古屋 一夫 独立行政法人物質・材料研究機構
超高圧電子顕微鏡ステーション
ステーション長
数k~数十keVのエネルギーを持つ正電荷のイオンを、非電気伝導体の物質に照射することにより発生する低エネルギーのX線を測定することで、これまで極めて難しかった物質中のホウ素、炭素、窒素、酸素等の軽元素を高感度で分析する技術を確立します。本技術は小型の収束したイオンビームを用い、X線の新しい検出方式を実用化することで可能となり、他の分析機器とも容易に組み合わせて使用できるものです。
X線位相情報による高感度医用撮像技術の開発 百生 敦 東京大学
大学院新領域創成科学研究科
助教授
X線位相情報を利用することにより、生体軟組織に低感度な従来のX線透視画像に比べ感度を最大約1,000倍改善したX線撮像技術を開発します。これまでSR光源からのX線を用いた研究を行ってきましたが、医療応用などの実用への鍵となる小型X線源の利用が難しいことが問題でした。本開発では、LIGAプロセスで製作するX線回折格子と小型X線源を用いる新しい光学設計が特徴であり、非破壊検査など医療分野を筆頭としたX線画像が関係する分野での質的変革を目指し ます。
薬物・医療スクリーニングを目指したオンチップ・セロミクス計測技術の開発 安田 賢二 東京大学
大学院総合文化研究科
助教授
1細胞単位で細胞集団の空間配置・種類・数などの「パターン」を制御することにより、臓器組織と同様な応答を期待できる「細胞集団ネットワーク」をマイクロチップ上に構築します。これを薬物・医療スクリーニングに用いる「臓器モデルとなる細胞集団ネットワーク」計測手法の確立に役立てます。これらの技術により、動物実験に代わる新しい細胞ネットワーク計測の産業化を実現します。
超微量用固体NMRプローブの開発 山内 一夫 東京農工大学
大学院共生科学技術研究部
助手
超微量のサンプルについて、固体NMR観測を可能とする、微量サンプル用のマイクロコイルプローブを開発します。固体NMRは一般的に測定感度が低いために多量のサンプルを必要とし、現在ミリグラム以下の微量の試料についてはNMRが適用できていません。マイクロコイルプローブの製作および、新しいサンプル調整技術などを開発し、ナノグラム単位の微量試料のNMR観測を実現します。
合計:29件(「機器開発プログラム」18件、「要素技術プログラム」11件)

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