| 研究課題/領域番号 |
17K01385
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| 研究機関 | 科学警察研究所 |
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研究代表者 |
秋葉 教充 科学警察研究所, 法科学第二部, 室長 (00370883)
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| 研究分担者 |
宗田 孝之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90171371)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 医用画像 / バイオイメージング / 非破壊検出 / レーザ / 蛍光 / 指紋 / 法科学 |
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| 研究実績の概要 |
昨年までに、可視ハイパースペクトルイメージャ(HSI)を用いて2重指紋を撮影し、主成分分析(PCA)と多変量波形分解法-繰返し最小二乗法(MCR-ALS)を用いて指紋の分離を行ってきた。本年度は、MCR-ALSと同じく非負のスペクトル分解法である非負値行列因子分解（NMF）を用いて、重畳指紋の分離を行った。その結果、分離の精度はMCR-ALSより若干低かったが、短い時間で収束されることが分かった。実際の指紋検出に使用する際には、状況に応じて使い分けることが望ましいと考えられた。また、二重指紋の分離確率向上、さらには多重指紋の分離を可能とする最適アルゴリズムを探索すべく、スペクトル分離における指導原理や具体的な方法論を多角的に調べ、導入のための検討を行った。
昨年度、指紋を構成する物質の一つであるアミノ酸のトリプトファンの経時変化を調べ、1年の時間経過の後に質量数が変化することを示した。本年度は、トリプトファン(Trp)の代謝経路の一つであるキヌレニンの蛍光特性を調べ、1年経過したTrp及び調製直後のTrpと比較した。450nm, 505nmのLED及び532nmのレーザを光源として、HSIを用いて蛍光スペクトルの取得を行った。その結果、調製直後のTrpは長波長側にピークがあり、蛍光強度も低かった。一方、キヌレニンの蛍光特性は、蛍光中心波長、半値幅、蛍光強度ともに、1年経過したTrpと似た傾向を示した。以上のことから、Trpの代謝経路の一つであるキヌレニンが、古い指紋において蛍光が強くなる原因の一つと考えられた。一部ではあるが、指紋成分の経時変化のメカニズムについて知見を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
昨年度に引き続き2重指紋の分離実験を行った。多変量解析法の一つであり、非負のスペクトル分解法である非負値行列因子分解（NMF）による解析を行い、多変量波形分解法-繰返し最小二乗法（MCR-ALS）や主成分分析法（PCA）による解析と比較した。NMFはMCR-ALSより鮮明度は若干劣っていたが、収束時間が早いという利点があった。実際の指紋検出で使用する際は、状況に応じて使い分けすることが望ましいと考えられた。
調査したMCRからNMFに至るスペクトル分離/分解の方法論開発研究論文では、対象混合物を構成する成分のスペクトルと混合割合は既知のものであった。提案手法の有効性を示すには必要な問題設定と考えられる一方で、その汎用性については、常に保証されるものでないと考えられた。潜在指紋のハイパースペクトル・データをスペクトル分解する困難さは、参照スペクトルの欠如にある。定評のあるオープンソースプログラムを単に利用するだけではなく、初期値設定に始まる様々な段階、過程でのアルゴリズム最適化による、プログラムのカスタマイズが必須であると考えられた。
指紋の主成分の一つであるアミノ酸のトリプトファンの蛍光特性の経時変化を調べ、時間が経つとトリプトファンの代謝経路の一つであるキヌレニンに変化することが示唆された。
空調の故障により温度・湿度を一定に保つことができなくなったため、環境に応じた指紋の経時変化の実験を行うことができなかった。次年度に行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究期間を延長したため、経時変化に関する実験を行う。トリプトファンの経時変化について分光光度計により蛍光特性の測定を行う。NMFのオープンソースプログラムを、蓄積している潜在指紋ハイパースペクトルデータの分離/分解に適するようにカスタマイズする。学会等での成果発表および論文作成を行い、研究のまとめを行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
環境に応じた指紋の経時変化を調べているが、空調の故障により温度・湿度を一定に保つことができなくなり、予定していた実験を次年度に行う必要が生じたため。次年度は主に実験消耗品の購入及び成果発表のための旅費と参加費にあてる予定である。
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