2014 Fiscal Year Research-status Report
２種の光受容膜タンパク質を用いたオプティカルフローセンシング技術の開発
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26390051
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
笠井 克幸 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所ナノICT研究室, 主任研究員 (90359084)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バクテリオロドプシン / オプティカルフロー / 光受容膜タンパク質 / 光センサー / バイオエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高度好塩菌から得られる光受容膜タンパク質バクテリオロドプシン（ｂＲ）は動物の視物質に類似した機能を有し、電極と電解液界面のｂＲに光を照射すると時間微分応答の光電流が得られる。本研究課題ではｂＲの野生型と遺伝子組み換えによる変異体の光応答特性が異なることに着目し、両者を組み合わせたバイポーラ型光センサーをアレイ型に構築することによりオプティカルフロー（相対運動する物体の速度場）の演算機能を有する高機能のセンサーを開発することを目的としている。オプティカルフローは昆虫が対象や自身の動きを瞬時に知覚するための視覚情報機能であり、本研究で得られる成果を自律移動型ロボット、超小型ロボット等の運動制御に適用することが可能である。本年度は本研究の初年度であり、バイポーラ型の８×１画素１次元アレイ型センサーの作製を行った。まず、透明導電性のITO(Indium Tin Oxide)膜付ガラス基板にエッチングを施し、アレイ状に配列した電極基板を作製した。作製した基板に、膜厚制御可能なディップコーティング法によるｂＲ薄膜の作製を行った。ｂＲ野生型の薄膜を作製した基板とｂＲ変異体の薄膜を作製した基板を対向させたバイポーラ型電気化学セルを作製し、セル内に電解液(KCl)を封入してアレイ型センサーを構築した。さらに、アレイ用の電流電圧変換増幅器（I/V Amp）の設計製作、並びにデータ取得システムの構築を行った。作製した実験システムを用いてデータ取得を行い、オプティカルフロー検出の１次元での基本的な検証実験に成功した。また、作製したセンサーアレイの基本特性をもとに２次元アレイでのシミュレーションを行い、２次元アレイ型センサーの設計・作製を進めた。センサーの高感度化等についても検討を行った。得られた研究成果については、学会、国際会議等で発表報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ｂＲ野生型と変異体を用いたバイポーラ型の８×１画素１次元アレイ型センサー作製とデータ取得システムの構築を行い、オプティカルフローの１次元での基本的な検証実験に成功した。さらに、得られたデータをもとにシミュレーションを行い、２次元アレイ型センサーの最適化のための検討と設計・作製を順調に進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
作製したアレイ型センサーと電流電圧変換増幅器(I/V Amp)を用いて２次元アレイ出力用データ取得システムの構築を行う。全アレイ出力から得られたデータをもとに各アレイ位置を２変数とするデータ解析を行い、２次元でのオプティカルフローの信号を得る。次に、任意のパターンの照射による光学応答特性を測定し、シミュレーションの結果と比較しながらオプティカルフロー検出の原理実証を行う。
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| Causes of Carryover |
本年度末に連携研究者と研究打合せを行う予定であったが、両者の日程都合がつかずに延期となり旅費分を繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度、連携研究者との研究打合せに使用する計画である。
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