hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高密度、高配向、長尺カーボンナノチューブファイバーの開発とその特質を活かした応用

今年度の実績として、カーボンナノチューブ/グラフェン複合材料について、三次元ナノ構造を設計し、キャパシター電極材料に適する形態・表面構造の作製に検討した。グラフェンの高精度剥離は、グラファイトを強酸で酸化させ、層間を膨潤させ、酸化グラフェンとして、単層化する。この酸化グラフェンを還元してグラフェンとするが、この際、グラフェン表面のカルボニル基以外の修飾基を残存させること、及びグラフェン同士が再付着させないことが最重要で、そのための新たな技術として、同時プロセス法を開発した。グラフェンとカーボンナノチューブの新たな共沈法により、カーボンナノチューブをスペーサとして、高密度にグラフェン積層に挿入し、3次元的にネットワーク化したカーボンナノチューブ/グラフェン複合薄膜シートの作製に成功し、電気化学特性の電気容量が大幅に向上させ、高エネルギー密度のナノスーパーキャパシターを開発し、エネルギー密度193Wh/Kgの値が得られた。グラフェン複合材料のセンサーへの応用も試みた。具体的に、グラフェンとナノカーボンとの複合化によって、尿酸、ドーパミン、グルコースの選択的センシングにおいて、高い感度と安定性を示すだけでなく、安価に製造することが可能であり、新規高性能バイオセンサーの開発を進めている。この電極は人体の不可欠Uric Acidの計測に敏感であり、選択性も優れていたことが確認した。そのメカニズムも解明した。カーボンナノチューブは電気化学活性な表面積が大きく、優れた伝導性・力学性とあわせてナノスケール電極材料としての期待が大きく、エネルギー貯蔵に用いられるスーパーキャパシタデバイスの電極材料として魅力的である。カーボンナノチューブとグラフェンの三次元集積化構造とその表面特性を利用する電極材料を創製し、CNT特性をこれらデバイス・材料に発現させることを目的とする。今年度の実績として、まず、化学法で、枚数が少ない、比容量が高いグラフェンの合成に成功した。また、低コストで実用化に適するグラフェンの化学法の作製条件を検討した。そのあと、カーボンナノチューブ/グラフェン複合材料について、三次元ナノ構造を設計し、キャパシター電極材料に適する形態・表面構造の作製に検討した。カーボンナノチューブをスペーサとして、高密度にグラフェン積層に挿入し、3次元的にネットワーク化したカーボンナノチューブ/グラフェン複合薄膜シートの作製に成功し、グラフェンについては、カーボンナノチューブシート内に平行に積層配列させるのに適するグラフェンシートを創製した。電気化学特性の電気容量が85%向上した。さらにカーボンナノチューブ・グラフェン・ナノPANIポリマーの3次元構造による電極材料の高エネルギー密度化に成功した。このようなナノ電極構造の創製により、高エネルギー密度のナノスーパーキャパシターを開発した。そして、グラフェン/カーボンナノチューブ複合材料のセンサーへの応用も試みた。
BNPを介した新規Cancer autocrine pathwayの解明

これまでに肺癌細胞株においてはBNPの分泌は確認されていない。次段階として我々は癌細胞のエクソソーム分泌に注目した。エクソソーム中には様々なsmall RNAが含まれている。健常者と肺腺癌患者の血清中small RNAの網羅的解析を次世代シークエンサーを用いて行った。肺腺癌患者において特定のsmall RNAが高発現していることが判明した。また癌患者の血清中に特異的に発現しているこれらのsmall RNAのいくつかは癌患者の血清中エクソソーム、がん細胞株培養上清にも発現していることが明らかとなった。これらのsmall RNAは新たながん診断バイオマーカーとなる可能性がある。本研究は胸部悪性腫瘍、特に肺癌、悪性胸膜中皮腫の腫瘍細胞がBNPなどを分泌し、それがautocrine pathwayにより下流にシグナルを伝達し、腫瘍細胞の生存や増殖に関わるという仮説のもとに始めた。現在までに肺癌、悪性胸膜中皮腫細胞がBNPを分泌している証拠は示されていない。しかし、これらの腫瘍細胞は様々なマイクロRNAを発現し、そのマイクロRNAが細胞外に分泌していることが分かっている。我々は腫瘍が分泌する癌特異的マイクロRNAに注目し、肺癌、悪性胸膜中皮腫の患者血液検体(血清)からRNAを抽出し、マイクロRNAの発現レベルを網羅的に解析中である。健常人の血清中マイクロRNAの発現と比較することにより肺癌、悪性胸膜中皮腫に特異的に発現している、もしくは発現が低下しているマイクロRNAを特定できる見込みである。また、肺癌、悪性胸膜中皮腫の手術例の血清中マイクロRNAを測定することにより、術後再発をきたすような悪性度の高い腫瘍に特異的に発現しているマイクロRNAを特定することも可能であると考える。特定されたマイクロRNAについては今後細胞株を用いら実験により昨日解析を行う予定である。患者血液検体を用いて血清中のマイクロRNAを測定することにより、癌細胞が分泌していると思われるマイクロRNAを特定中である。肺癌、悪性胸膜中皮腫手術症例の血清中マイクロRNAの発現レベルを次世代シークエンサー、マイクロアレイで網羅的に測定中である。既に20例以上の肺癌症例のマイクロRNAの発現は測定済みであり、健常人のデータも十分量測定されているため、今後は統計解析が可能な段階まできている。本研究は胸部悪性腫瘍、特に肺癌、悪性胸膜中皮腫の腫瘍細胞がBNPなどを分泌し、それがautoctine pathwayにより下流シグナルを伝達し、腫瘍細胞の生存や増殖に関わるという仮説の元に開始した。しかし、これらの腫瘍細胞は様々なsmall RNAを発現しそれらを細胞外に分泌していることが知られている。我々はこのsmall RNAに注目し、腫瘍が分泌する癌特異的small RNAを同定する為に肺癌、悪性胸膜中皮腫患者の血清からRNAを抽出しsmall RNAの発現レベルを次世代シークエンサーを用い網羅的に解析した。健常人の血清中small RNAと比較することにより、現在までに肺腺癌患者に有意に高発現あるいは低発現しているsmall RNAを複数同定した。これは別の次世代シークエンサーにおいても同様の発現傾向が確認された。これらの癌特異的small RNA候補に関してその発現レベルを別データセットの肺腺癌患者血清、健常人血清を用いRT-QPCR法にて確定中である。またこれらの候補small RNAに関して肺腺癌細胞株を用いてその培養液上清にsmall RNAが発現しているかを検討中である。これらのsmall RNAは癌の診断マーカーとして利用できる可能性が期待できる。またその機能についても解析を予定している。肺癌や悪性胸膜中皮腫が特異的に発現しているマイクロRNAを特定していく予定である。また、腫瘍の組織別、悪性度別に発現しているマイクロRNAも特定する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。肺癌28年度が最終年度であるため、記入しない。
In Vivo潅流系での直接測定法を用いた一酸化窒素による循環調節

一酸化窒素(NO)は局所循環調節に重要な役割を果たしている一方、NOが関与しない血管平滑筋弛緩があることも報告されている。その実体を明らかにするためには循環動態と同時にNOそのものを特異的に高感度で測定することが不可欠である。この研究ではラットの後肢潅流測定系においてニトロ系皮膜をPt-Irに蒸着した電極または、Malinskiらの電気化学的測定法を用いてNOを特異的かつ高感度に測定するNO研究の標準的な方法論を確立(両方法ともNOの測定感度は0.06μmole以上)し、それを基礎に血管平滑筋弛緩のメカニズムにNOがどの程度関与するかおよびその病態を調べた。アセチルコリンによる血管弛緩反応は、大動脈系では、NOが主に関与し、細動脈系では、内皮細胞由来過分極因子(EDHF)の役割が重要であると考えられた。低濃度のブラジキニン(BK)による血管弛緩反応は、大動脈、中動脈、細動脈系のいずれでも、L-NMMAにより消失するので、NOが重要な働きをすると考えられたが、細動脈系では、TEA単独でも血管弛緩反応が消失するので、EDHFの関与もあると考えられた。この研究ではまた4週齢から16週齢の自然発症高血圧ラット(SHR)とその正常対照ラット(WKY)を用い、ノルエピネフリン(NE)投与によるshear stressで遊離するNOを直接測定しながらそのときの血管反応を調べ高血圧発症の経過でNO産生の病熊を調べた。NO代謝産物(NOx)の一日あたり尿中の排泄量はWKYでは16週齢に至るまで徐々に低下していく一方、SHRではすでに4週齢時にWKYより有意に少なく、高血圧発症後の16週齢時には、両群間に差がなくなった。またNE投与によるNO産生量と血管収縮反応の関係はWKYでは、有意な相関関係があったが、SHRでは、相関関係は認められなくなった。この結果から、自然発症高血圧ラットにおいては高血圧発症前から発症した後までshear stressに対する内皮細胞の反応性のNO産生能異常が関与していることが示唆された。Ratの後肢灌流系において灌流圧とNOを特異的に高感度で測定しながら血管平滑筋弛緩のメカニズムを検討した。0.5nmolのAChにより、pcak時に約0.5nmolのNO産生と血管弛緩が認められる。このNO産生をNO合成酵素阻害剤で抑制すると、血管弛緩は約20%程度抑制された。NO合成酵素阻害剤とpotassium channel blockerの両方の存在下では、同量のAChにより血管弛緩は約80%抑制されることが確認された。この結果よりAChによる血管平滑筋弛緩はNOとpotassium channelが関与するメカニズムであることが示された。一方、25pmolのBKにより、pcak時に約0.2nmolのNO産生と血管弛緩が認められた。この血管弛緩は、NO合成阻害剤、およびpotassium channel blockerのいずれかの存在下で、ほぼ完全に抑制された。NO合成酵素阻害剤とpotassium channel blockerの両方の存在下では、BKによる血管収縮が認められた。このことから、BKによる血管弛緩においてもNOとpotassium channelの関与し、両方がブロックされるとBKのもつ収縮作用が顕在化することが示された。

自然発症高血圧群(SHR-SP/Izm)とその正常対照群(WKY/Izm)において、4週齢から16週齢に亘り収縮期血圧の測定と一日当たりの尿中NOx量の測定を行い、また後肢灌流系を用いて4週齢と16週齢ラットのNoradrenalineに対する血管反応とNO発生量を測定した。さらにiNOSの特異的阻害剤であるAminoguanidineを長期間投与したときも同様に収縮期血圧と尿中NOx量の経時変化および後肢灌流系でのNoradrenalineに対する反応性を非投与群と比較して、高血圧発症におけるNOの役割とeNOSとiNOS相互関連を検討した。その結果、SHR-SP群の収縮期血圧は8週齢から上昇し始め、12-16週齢で250mmHgに達したが、WKY群では4-16週齢の間120-132mmHgであった。一日当たりの尿中NOx量は4週齢ではWKY群がSHR-SP群に比べて有意に多いが、8週齢から16週齢は逆にSHR-SP群が多くなる。またその間のSHR-SP群の尿中NOx量は時間の経過と共に漸減していく。後肢灌流系を用いたNoradrenalineに対するNO発生量は4週齢でWKY群がSHR-SP群より有意に多いが、両群の血管反応は変らない。16週齢ではNO発生量は両群で変らないが、血管反応はSHR-SP群でWKY群のおよそ2倍になった。Aminoguanidineを長期投与したSHR-SP群は12週齢で非投与群に比べて収縮期血圧が有意に低下し、尿中NOx量は8-12週齢で非投与群に比べて有意に少なくなる。さらに後肢灌流系でのNoradrenalineに対するNO発生は非投与群にくらべて多い傾向が見られ、血管反応は非投与群と変らなくなった。SHR-Sは高血圧発症前から血圧の変化に反応するNO産生が低下していること、及び過剰に発生するiNOS由来のNOは高血圧を促進する可能性が明らかになった。一酸化窒素(NO)は局所循環調節に重要な役割を果たしている一方、NOが関与しない血管平滑筋弛緩があることも報告されている。その実体を明らかにするためには循環動態と同時にNOそのものを特異的に高感度で測定することが不可欠である。この研究ではラットの後肢潅流測定系においてニトロ系皮膜をPt-Irに蒸着した電極または、Malinskiらの電気化学的測定法を用いてNOを特異的かつ高感度に測定するNO研究の標準的な方法論を確立(両方法ともNOの測定感度は0.06μmole以上)し、それを基礎に血管平滑筋弛緩のメカニズムにNOがどの程度関与するかおよびその病態を調べた。アセチルコリンによる血管弛緩反応は、大動脈系では、NOが主に関与し、細動脈系では、内皮細胞由来過分極因子(EDHF)の役割が重要であると考えられた。低濃度のブラジキニン(BK)による血管弛緩反応は、大動脈、中動脈、細動脈系のいずれでも、L-NMMAにより消失するので、NOが重要な働きをすると考えられたが、細動脈系では、TEA単独でも血管弛緩反応が消失するので、EDHFの関与もあると考えられた。この研究ではまた4週齢から16週齢の自然発症高血圧ラット(SHR)とその正常対照ラット(WKY)を用い、ノルエピネフリン(NE)投与によるshear stressで遊離するNOを直接測定しながらそのときの血管反応を調べ高血圧発症の経過でNO産生の病態を調べた。NO代謝産物(NOx)の一日あたり
場面緘黙(selective mutism)のわが国における早期発見・早期支援体制は、欧米に比べ立ち遅れている。本研究では、(a)保育場面での場面緘黙の早期発見と早期支援システムを開発し幼児期の特別支援教育を拡充すること、(b)前向き研究(縦断研究)によって場面緘黙発症の関連要因を特定することを目的に、以下の2つの方法を用いる。12つの市の幼稚園等に在籍する幼児全員について、小学校入学後まで4年間の縦断研究を行う。2前向き研究により場面緘黙症状または高リスクが確認された幼児には、来談支援や遠隔支援等を行い、早期支援の効果を検証する。
日・独学習指導要領<音楽>の比較研究-即興創作の統計性の考察-

学習指導要領<音楽>における即興・創作の系統性は、指導目的の発展と領域構成,領域・教科間の相互関係,音楽構成要素と様式、の3点より再検討する必要が認められる。(1)学校段階と領域構成による系統性の問題我が国の各種学習指導要領において、即興・創作は何れも表現領域に位置付けられている。ドイツ語圏の教育課程において、即興・創作の領域構成は教育的意図と共に学校段階に従って系統的に発展する。初等教育段階では自然発生的・根源的な各種音楽活動として、前期中等教育段階では動きとの相関領域において、後期中等教育においては演奏・創作をいう表現領域として即興・創作が取り上げられている。即興表現に関する記述が見られない幼稚園教育要領と共に、学校段階による目的と領域構成の系統は再検討を要する。(2)他領域・他教科との関連・系統性の問題ドイツ語圏の学習指導要領においては、即興・創作と聴取・鑑賞との関連性が随所に記述されており、包括的な活動という性格が強調されている。我が国の即興・創作は表現領域に吸収され、鑑賞との関連は一般論でのみ触れられている。より具体的な領域間の関連性の記述と領域構成の再考によって、即興・創作が表層的な音遊びに留まらない系統的発展性を確固にすると考えられる。また、他教科との関連もドイツ語圏ではより明確に示されている。領域の相互関連においてはH.Schaarschmidt、教科間の関連についてはW.Roscherの即興の理論との整合性が確認され、合わせて今後の研究課題と考えられる。(3)要素・様式の系統性の問題我が国の小学校学習指導要領では、音楽の主要3要素によって即興・創作の系統が図られているが、音楽様式による系統性に関する記述はみられない。複数の現行音楽教科書においては、低学年で伝統的なわらべうたによる旋律づくりが扱われておらず、様式の系統性は再検討を要する。中学校では、伝統音楽・ポピュラー音楽・現代音楽等の各種様式や、音色・音強・音長といった主要3要素以外の音楽的諸概念と即興・創作の具体的関連についての言及が弱く、ドイツ語圏と比較考察からの検討の必要性が指摘される。
タンパク質の中性子構造解析による重水素化および測定温度の影響評価

高電位鉄硫黄タンパク質の高分解能中性子回折データを用い、回折データ処理方法の検討を行った結果、精度の高い回折データを取得することが可能となった。また、高分解能中性子構造解析の結果、これまで明らかにすることのできていなかったタンパク質表面の解離性アミノ酸残基と溶媒の水素原子を含めた構造や、タンパク質内部における水素結合距離による水素原子位置の変化などを捉える事に成功した。このような高精度の構造解析が可能となったことで、測定条件の影響を明にすることに繋がるだけでなく、タンパク質の機能や物性の理解に対し重要な情報を提供することができる。タンパク質やその周囲の溶媒の水素原子まで含めた構造情報を取得しなければ、タンパク質の機能の本質に迫ることは困難である。タンパク質の中性子構造を用いその機能を議論する上では、重水置換や測定温度による影響を明らかにすることが重要な課題となっているが、これまでに精密な検証はなされてこなかった。そこで本研究では、重水置換や測定温度による構造変化を明らかにし、測定条件による影響の実態を解明する。平成27年度は、高電位鉄硫黄タンパク質を用い、軽水溶液環境で大型結晶の作製を行った。軽水溶液環境で作製した結晶は、重水溶液環境で作製した結晶に比べ中性子回折データのバックグラウンドが高くなると考えられる。これまで重水溶液環境で作製した体積1立方ミリの結晶を用い、100 Kの窒素気流中で凍結した条件で1.1オングストローム分解能の中性子回折データセットを取得することができている。軽水溶液環境で作製した結晶を用い、そのような高分解能の中性子回折データを取得するためには、重水溶液環境で作製した結晶より大型でかつ良質な結晶を作製する必要がある。軽水溶液環境における大型結晶作製は、種結晶を成長させるマクロシーディング法により行った。種結晶の大きさや、結晶成長溶液の溶液量、タンパク質濃度、pHを詳細に検討することで、体積2立方ミリ程度の良質な大型結晶を取得することができた。軽水環境で作製した大型結晶は、抗凍結剤としてグリセロールを含む抗凍結溶液環境に段階的に置換した。その後、100 Kの窒素気流中で凍結しながら実験室X線を用いた予備的な回折実験を行い、高分解能の回折データを取得できることを確認した。平成27年度は、高電位鉄硫黄タンパク質を用い、軽水溶液環境において大型結晶の作製、大型結晶の抗凍結溶液置換方法の検討、中性子回折データ収集を行い、構造解析を行う計画であった。これまでに重水溶液環境で作製した大型結晶(体積1立方ミリ)を用い、1.1オングストローム分解能の中性子回折データを取得している。軽水溶液環境で作製した結晶は、中性子回折データのバックグラウンドが大きくなると考えられるため、重水溶液環境で作製した結晶より大型の結晶が必要になると考えられる。軽水溶液環境における大型結晶の作製は、種結晶を成長させるマクロシーディング法により行った。種結晶の大きさ、結晶成長溶液の溶液量、タンパク質量、pHを詳細に検討することで、重水溶液環境で作製した結晶より大型の体積2立方ミリを越える結晶を取得することができた。高分解能の回折データを取得するためには、原子の揺らぎを抑えるため結晶を100 Kの窒素気流中で凍結しながら回折データ収集を行うことが重要であると考えられる。そのため、大型結晶周りの溶液を抗凍結溶液に置換する必要がある。その際、結晶の劣化を抑えるため抗凍結溶液に段階的に置換する方法を採用した。その後、実験室X線を用い予備的回折実験を行い、高分解能データを取得できる抗凍結溶液への置換方法を決定した。しかしながら国内、国外の施設を含めビームタイムが割り当てられず中性子回折データを取得することはできていない。タンパク質やその周囲の溶媒の水素原子を含めた構造情報を取得することは、タンパク質の機能の本質を理解するために必要不可欠である。中性子回折は、水素原子のような軽原子の検出に有効な手法である。タンパク質結晶を用いた中性子回折実験では、バックグラウンドを低減するため、通常結晶を重水環境に置換してデータ収集行う。また、照射による結晶の劣化を無視できるため、室温でのデータ収集も可能となる。そのため、タンパク質の中性子構造解析によりその機能を議論する上では、重水置換や測定温度による影響を明らかにすることが重要な課題となっている。そこで本研究では、測定条件による影響の実態を解明することを目指す。平成28年度は、これまでに大強度陽子加速器施設J-PARCで取得した中性子回折データの精度向上を図るため、回折データ処理法の検討を行った。回折点強度データの補正方法を検討することで、これまで問題となっていた高分解能側で回折点強度の平均値が増加する傾向を改善することに成功した。研究期間全体を通じては、高分解能の中性子構造解析を行うことで、タンパク質表面の解離性アミノ酸残基のプロトン化状態が周囲の溶媒分子の影響を受けていることが明らかとなった。また、結合距離の制約を緩めた立体構造精密化を実施したことにより、水素結合距離によって水素原子位置が変化することを明らかにした。このように、これまで捉えることのできなかった水素原子を含めたタンパク質の高精度立体構造解析を達成できたことにより、測定条件による影響の実態解明が可能となるだけでなく、タンパク質の機能や物性の理解においても重要な情報を取得することができた。

また、高分解能中性子構造解析の結果、これまで明らかにすることのできていなかったタンパク質表面の解離性アミノ酸残基と溶媒の水素原子を含めた構造や、タンパク質内部における水素結合距離による水素原子位置の変化などを捉える事に成功した。このような高精度の構造解析が可能となったことで、測定条件の影響を明にすることに繋がるだけでなく、タンパク質の機能や物性の理解に対し重要な情報を提供することができる。大強度陽子加速器施設J-PARCまたは国外の施設においてビームタイムが割り当てられれば、軽水溶液環境で作製した高電位鉄硫黄タンパク質の大型結晶を用い中性子回折データ収集、構造解析を行う。構造精密化は、タンパク質の中性子構造解析で適用されている中性子回折データとX線回折データを同時に利用する方法で行う。そのために中性子回折データを取得した同一の結晶を用い、類似の条件で放射光施設においてX線回折データ収集も行う。J-PARCの生命科学用ビームライン(BL03)においては、白色中性子を用いたTOF(time-of-flight)-Laue法により回折データ収集を行う。TOF-Laue法により取得した中性子回折データは、単波長の中性子を用いて取得した中性子回折データに比べ、データの精度が低くなる傾向がある。そのため現在、TOF-Laue法により取得した中性子回折データの精度を向上することが課題となっている。今後、高電位鉄硫黄タンパク質の軽水溶液環境で作製した結晶を用い、TOF-Laue法により中性子回折データを取得した際にも、回折データ精度の向上は重要である。そこでこれまでに重水溶液環境下で作製した高電位鉄硫黄タンパク質の大型結晶を用いTOF-Laue法により取得した高分解能の中性子回折データを利用し、中性子回折データの精度向上を試みる。中性子回折データの精度向上が実現した場合は、ビームライン担当者と連携し、回折データ処理プログラムの改良を行う。蛋白質結晶学
持続可能な社会の実現を目指してキッチン革命「適温調理」の教材開発

1.研究目的本研究は,家庭科の調理に関する分野において新しい調理法「適温調理」の教材開発をめざすものである。「適温調理」により熱源の使用時間の短縮が可能になり,日常生活の中から二酸化炭素排出量を削減できる。このことにより,地球を救う環境にやさしい生活を可能にするのか,食生活のあり方を多角的に分析できる教材開発を目標とした。家庭科教育「食生活と環境」の領域において,調理方法を工夫することにより地球環境にやさしい調理から光熱費を節減する課題に家庭科教育から学習プログラムの構築,家庭科における独創的な教材開発をめざした。2.研究方法(1)調理実験を行い,環境に配慮した調理のあり方を明らかにする。調理方法として「普通鍋」,「はかせ鍋」,「圧力鍋」など種類の異なる鍋を用いて調理時間,保温時間,保温方法の違いによる調理実験を行い,適温調理時間と保温時間を割り出し,調理による二酸化炭素排出削減量,味のしみこみ具合を計測する。(2)地球環境にやさしい調理の教材開発,適温調理の学習プログラムを開発,授業実践。3.研究成果調理実験では,材質,構造の異なる鍋による保温力の違い,味のしみ込み具合の関連性を比較し,この分析結果をグラフに表示し,持続可能な社会,地球に優しい調理とは何か,視覚的に把握することができた。同じ献立の料理でも調理方法を工夫することにより,調理による二酸化炭素排出量も相当程度縮減されることがうかがわれた。「家庭総合」授業においては,生徒は調理の違いによる二酸化炭素排出量を比較することで「環境問題」が実際に見える形になり,私たちの生活の中から持続可能な社会へ向けた行動の必要性を実感した。この研究により調理に伴う環境負荷を大幅に削減できる可能性があること,授業に取り入れることにより,調理実習では調理のみならず持続可能な社会の実現に向けて環境面まで視野に入れた食生活の実現を考える学習プログラムを構築することができた。
膜形成の基礎研究

本研究は,光CVD法により各種半導体・金属・絶縁膜などの成膜を行ない,膜形成に関する基礎デ-タを蓄積し,光CVD法の基礎メカニズムを解明することを目的として遂行された.その結果,本年度は以下に示す研究成果が得られた.膜形成温度の最適化及び膜の高品質化を図るため,水銀増感光CVD法によるSi低温エピタキシャル成長時に重水素を添加し,その効果について詳細に検討した.その結果,重水素添加により約100°Cの成長温度の向上が見られ,また同温度において成膜した場合,重水素添加の膜の方が水素添加の膜に比べ膜質が優れていることを明らかにした.水銀増感反応を用いて生成した水素ラジカル中で多結晶Siをアニ-ルすることにより,Si薄膜内の欠陥密度が大幅に低減できることを,光導電率測定及び薄膜トランジスタ特性より明らかにした.超LSI用Al形成技術して,原料ガスにジメチルアルミニウムハイドライドと水素を用いたハイブリッド励起CVD技術において,プラズマからの電子供給によって選択/非選択成長制御を可能とし,サブミクロンビアホ-ルの完全平坦化堆積に初めて成功した.また,Al選択成長について,表面の自由電子の関与した「表面電気化学反応によるタ-ミネ-トH原子の遺伝情報伝達」モデルを提案した.TaCl_5と酸素とでSi基板上に光堆積したTa_2O_5が,続く光酸素アニ-ルで改善される機構を明らかにし,これを用いてTaCl_5とオゾンによる光CVD技術を開発・確立した.ZnSeのArレ-ザ励起MOVPEにおいて,少数キャリアの表面再結合速度が成膜に与える影響を,GaAsとInPのように異なる基板材料を用いて検討し,これまで提案してきたバンドモデルを用いて良く説明できることを示した.本研究は,光CVD法により各種半導体・金属・絶縁膜などの成膜を行ない,膜形成に関する基礎デ-タを蓄積し,光CVD法の基礎メカニズムを解明することを目的として遂行された.その結果,本年度は以下に示す研究成果が得られた.膜形成温度の最適化及び膜の高品質化を図るため,水銀増感光CVD法によるSi低温エピタキシャル成長時に重水素を添加し,その効果について詳細に検討した.その結果,重水素添加により約100°Cの成長温度の向上が見られ,また同温度において成膜した場合,重水素添加の膜の方が水素添加の膜に比べ膜質が優れていることを明らかにした.水銀増感反応を用いて生成した水素ラジカル中で多結晶Siをアニ-ルすることにより,Si薄膜内の欠陥密度が大幅に低減できることを,光導電率測定及び薄膜トランジスタ特性より明らかにした.超LSI用Al形成技術して,原料ガスにジメチルアルミニウムハイドライドと水素を用いたハイブリッド励起CVD技術において,プラズマからの電子供給によって選択/非選択成長制御を可能とし,サブミクロンビアホ-ルの完全平坦化堆積に初めて成功した.また,Al選択成長について,表面の自由電子の関与した「表面電気化学反応によるタ-ミネ-トH原子の遺伝情報伝達」モデルを提案した.TaCl_5と酸素とでSi基板上に光堆積したTa_2O_5が,続く光酸素アニ-ルで改善される機構を明らかにし,これを用いてTaCl_5とオゾンによる光CVD技術を開発・確立した.ZnSeのArレ-ザ励起MOVPEにおいて,少数キャリアの表面再結合速度が成膜に与える影響を,GaAsとInPのように異なる基板材料を用いて検討し,これまで提案してきたバンドモデルを用いて良く説明できることを示した.
液相中での金属微粒子の集合形態の制御と金属ナノワイヤーの創製

ナノスケールの金属微粒子を合成する研究は古くから行われており,現在も種々のナノ粒子を合成するための研究がなされている。本研究では、ナノスケールの金属微粒子を固体担体中に1次元的に配列して固定化することを目的とする。また、その1次元配列を保ったまま金属微粒子を連結させ、ナノスケールの金属ワイヤーを合成することも検討した。金属としては,粒子同士の連結が容易と考えられる金を取り上げ,固体担体にはシリカを用いた。塩化金酸を含むマイクロエマルション(ME)にアンモニア水を添加し、金水酸化物微粒子を合成した。ME系としては,主にC-15/シクロヘキサン系を用いた。微粒子合成時の水と界面活性剤のモル比(W)は17とした。その金水酸化物微粒子が分散したMEに、水および担体源であるテトラエトキシシラン(TEOS)を加えてエマルション(EM)とした後、TEOSの加水分解・重縮合を行い,シリカ中に金水酸化微粒子を固定化した。また,乾燥後の試料を空気焼成(200°C,2h)あるいはメタノール還元(80°C)することによって金ナノワイヤーの合成を試みた。C-15濃度を0.125Mで一定にして水と界面活性剤のモル比(W)を変化させたところ、Wが低い場合は,球状シリカの中心に金水酸化物微粒子が固定化されたが、Wが40以上のとき、金水酸化物微粒子がシリカ中に1次元的に配列した。Wはミセルの直径に比例するパラメーターであるため,Wが大きい,すなわち太い棒状ミセルが存在するときに微粒子が1次元配列することが示唆された。次に、なぜ金水酸化物微粒子が1次元配列する理由について検討した。固定化時のEMの安定性が微粒子の配列に影響しているのではないかと考え,EMの安定性について検討した。その結果、金水酸化物微粒子が1次元配列しなかった組成のEMでは相分離が起こり、1次元配列した組成のEMは分相せずに1相状態を保つことがわかった。したがって、金水酸化物微粒子が1次元配列するには安定なEMが必要であることがわかった。最後に、金ナノワイヤーの合成について検討を行った。金水酸化物微粒子が1次元配列した試料を空気焼成およびメタノール還元した。空気焼成した試料では,シリカが棒状から球状に変形し,大部分の金微粒子は凝集していた。しかし,メタノール還元した試料では,金の凝集体は認められず,幅は約5nm、長さは最長で約300nmの金ナノワイヤーが得られた。
交感神経機能異常症としてのサルコイドーシスに関する研究

昨年度に行った研究に関して、更に症例数を増やして検討を続けた。すなわち、サルコイドーシス患者に^<123>I-MIBG心筋シンチグラム所見とHolter心電図でのフーリエ解析による周波数分析、薬剤負荷試験の成績を総合的に解析した。交感神経・副交感神経の機能亢進・低下が上記の検査所見とどのように関連するかを明確にし、肉芽腫性疾患として定義されるサルコイドーシスの病態、特に心病変の発症における交感神経機能異常の関与を明らかにする事を目的として検討した。その結果、以下の所見を得た。1.心臓における交感神経異常の検出:^<123>I-MIBG心筋シンチグラムのBull's eye法による定量的解析で異常値を示す症例と正常範囲内であった症例に関して、Holter心電図モニター所見をフーリエ変換を用いたパワースペクトル解析によってR-R間隔の変動を比較検討した。異常群では夜間の房室ブロックの頻発が特徴的に認められ、交感神経活動度の指標の低下を示す例が過半数であった。2.自律神経受容体の感受性の評価:鹿児島大学田中らの方法に準じた自律神経受容体の感受性の評価を行った。その結果、健常者の反応に比してアトロピン、イソプロテレノール、プロプラノロールなどの薬剤を投与に対する心拍数、血圧の変動の幅が大きい所見を得た。これは交感神経によるβ-secretionの低下と交感神経感受性(β-sensitivity)の亢進を示す所見と考えられた。以上の所見を総合して、サルコイドーシスには交感神経機能異常を背景に持つ症例が多数存在し、重篤な不整脈発生に寄与する因子として注目すべき病態であることが示された。サルコイドーシス患者に^<123>I-MIBG心筋シンチグラム所見とHolter心電図でのフーリエ解析による周波数分析、薬剤負荷試験の成績を総合的に解析することにより、交感神経・副交換神経の機能亢進・低下を検討している。肉芽腫性疾患として定義されるサルコイドーシスの病態、特に心病変の発症に交感神経機能異常が関与する事を明らかにする事が本研究の最大の目的である。1.心臓における交感神経異常の検出:^<123>I-MIBG心筋シンチグラムのBull's eye法による定量的解析によりES(病変の拡がりを反映)が0.15以上、SS(病変の程度を反映)が3以上を示す症例を明らかな異常群として判定したところ現在までに約40%の症例がこの群に入った。Holter心電図モニターを定期的に続けており逐次フーリエ変換を用いたパワースペクトル解析によってR-R間隔の変動を検定している。一部の症例ではサルコイドーシスで特徴的な夜間の房室ブロッコ頻発に一致して、交感神経活動度の指標の低下が観察されている2.自律神経受容体の感受性の評価:狭心症その他の明らかな心疾患の存在を認めない40才未満のサルコイドーシス症例20例に対して厳重なモニターの下に鹿児島大学田中らの方法に準じた自律神経受容体の感受性の評価を行った。現在得られたデータについて解析中であるが、多くの症例で、健常者の反応に比してアトロピン、イソプロテレノール、プロプラノロールなどの薬剤を投与に対する心拍数、血圧の変動の幅が大きかった。これは交感神経によるβ-secretionの低下と交感神経感受性(β-sensitivity)の亢進を示す所見と考えられ、その意義付けについて検討中である。
口腔・中咽頭癌術後嚥下障害における嚥下と呼吸の協調に関する研究

本研究は、口腔・中咽頭癌術後嚥下障害患者に対する呼吸軌跡のバイオフィードバックを用いた嚥下訓練プログラムを評価するために、嚥下時の呼吸型を検討した。11人の健康な女性(年齢19.45±0.7歳;若齢群)と11人の健康な男性(年齢71.5±3.7歳;高齢群)を被験者として、10または5mlの水を嚥下する時の舌骨上筋群表面筋電図と呼吸軌跡を同時に測定した。まず、若齢群における呼吸型の発現率が1ヶ月間隔をおいた再テスト法で確認された。続いて、若齢群と高齢群において、被験者がコンピュータディスプレイ上の呼吸軌跡をバイオフィードバックされながら、呼吸周期図上に教示された4点(A:呼気終末、B:吸気の途中、C:吸気終末、D:呼気の途中)で嚥下するように努力した時の呼吸型の発現率が確認された。結果として、再テスト法における相関係数は、1回の喉頭運動による呼吸型(単独嚥下)では0.83、呼気-嚥下性無呼吸-呼気の呼吸型(eae型)では0.76であった。A、B、CおよびD点に適合する呼吸型の発現率は、若齢群では各々52.7%、70.9%、50.9%および47.3%、高齢群では43.6%、20.0%、45.5%および40.0%であった。A、B、CおよびD点で嚥下した時の最も安全な呼吸型の発現率が、若齢者では各々18.2%、45.4%、92.8%および69.1%であり、高齢者では30.9%、67.3%、83.6%および54.5%であった。以上から、呼吸周期図上のC点で嚥下する教示と呼吸軌跡のバイオフィードバックによって安全な呼吸型が得られることが示唆された。この結果に基づき、病院倫理委員会の承認のもとに、口腔・中咽頭癌術後嚥下障害患者8人に訓練を適用した。6人が複数回の喉頭運動による呼吸型(分割嚥下)から単独嚥下に変化し、2人は喉頭運動の回数が減少した。呼吸曲線のフィードバックを用いた嚥下訓練のための基礎的研究として2つの実験を実施した。測定装置は、MacLab/8s、BioAmp、パーソナルコンピュータを使用して、10ml水嚥下時の舌骨上筋群表面筋電図と呼吸センサーによる呼吸曲線を同時に測定した。被験者は健康な青年期女性11人(年齢19.45±0.7歳)である。実験1は、嚥下を惹起するときの呼吸周期上のタイミングは一定に規定されているのかを明らかにすることを目的として、被験者の嚥下時の呼吸型を1ヶ月の間隔をおいて2回測定した。被験者は1回の測定において10回の水嚥下を実施した。分析は呼吸型を確定して^<1)>、単独嚥下およびeae(呼気-嚥下性無呼吸-呼気)型発現率に関する2回の測定結果間の相関を求めた。

その結果、単独嚥下発現率はr=0.827、eae型発現率r=0.756であり、相関が認められた。実験2は、呼吸周期のどの時期であっても随意的に嚥下を惹起させることができるかを目的とした。被験者はコンピュータディスプレイ上の自分の呼吸曲線を見ながら、呼吸周期上の呼気終末時(A)、呼気の途中(B)、吸気終末時(C)、呼気の途中(D)のいずれか指示された時期で嚥下を惹起させて、その呼吸曲線が測定された。各時期について5回の水嚥下が実施された。その結果、ABCD各時期に期待した嚥下時の呼吸型とその発現率は、Aではae/aiが52%、Bでは1-2ieae/1-2ieai/1-2iae/1-2iaiが75%、Cでは3ieae/3ieai/3iae/3iaiが53%、Dでは3il-2eae/3il-2eae/3il-2eaiが45%であった。以上から、本実験条件条件下では、嚥下時の呼吸型は個人に規定されていた。また、呼吸曲線のフィードバックによって、随意的に嚥下をコントロールする可能性が示された。1)鎌倉やよい他:加齢に伴う嚥下時の呼吸の変化.日本摂食・嚥下リハ学会雑誌,2(1),13-22,1988口腔・中咽頭癌患者は5070歳代まで広く分布し、男性に多い。呼吸軌跡のフィードバックを用いた嚥下訓練のための基礎的研究として、高齢者が呼吸周期のどの時期であっても随意的に嚥下を惹起させることができるかを目的に実験を実施した。測定装置は、MacLab/8s、BioAmp、パーソナルコンピュータ、液晶プロジェクターを使用して、5ml水嚥下時の舌骨上筋群表面筋電図と呼吸センサーによる呼吸軌跡を同時に測定した。被験者は健康な高齢者11人(男性11人,年齢71.5±3.7歳)である。被験者はプロジェクターによって投影された各自の呼吸軌跡を見ながら、呼気終末時(A)、吸気の途中(B)、吸気終末時(C)、呼気の途中(D)のいずれか図示された時期で嚥下を惹起させて、それが記録された。分析は、すべての水嚥下について呼吸型を確定し^<1)>、さらにABCD各教示に適合した呼吸型の発現率を求めた。その結果、Aではae/aiが43.6%、Bでは1-2i1eae/1-2i1eai/1-2iae/1-2iaiが20.0%、Cでは3i1eae/3i1eai/3iae/3iaiが45.5%、Dでは3i1-2eae/3i1-2eaiが40.0%であった。また、嚥下時の安全な呼吸型は2-3i1-2eae/2-3iaeである。これらの発現率が5ml水嚥下時には35.1%であったが、吸気終末時(C)の教示では83.6%を示した。高齢者であっても、呼吸軌跡のフィードバックによって、随意的に嚥下をコントロールする可能性が示された。次に、口腔・中咽頭癌患者8人を対象として実施した。舌可動部舌根部切除・中咽頭切除・遊離皮弁移植は嚥下圧形成不全および咽頭期惹起遅延を引き起こし、喉頭運動を2回以上繰り返す分割嚥下がみられた。吸気終末時(C)の教示によって、6人が1回の喉頭運動で嚥下を終了させ、2人は喉頭運動の回数が減少した。以上から、呼吸型を変化させる効果が確認された。1)鎌倉やよい他:嚥下と呼吸の協調への量と温度の影響.日摂食嚥下リハ会誌,4(2):38-46,2000.
ニュ-キノロン系抗菌薬による痙攣に関する研究

最近、ニュ-キノロンの一つであるエノキサシンと抗炎症薬であるフェンブフェンを同時に経口投与した数人の患者に痙攣がみられたとの報告があった。この研究は、エノキサシン(ENX)、ノルフロキサシン(NFLX)、オフロキサシン(OFL)、ロメフロキサシン(LFLX:NY-198)その他のニュ-キノロンの中枢作用を調べるため、いろいろの実験動物を用いておこなった。ENX、NFLX、あるいはOFL等を単独でて用いても、問題になるような中枢作用はみられなかった。しかしながら、非ステロイド系抗炎症薬であるフェンブフェンと、これらニュ-キノロンを一緒に用いると、典型的な脳波を伴ったてんかん様痙攣が生じた。この痙攣はマウス、ラット、ウサギ、ネコさらにはカエルにまで起こった。しかもこの痙攣はいろいろな投与方法、即ちp.o.(経口投与)、i.v.(静脈注射)、i.m.(筋肉内注射)、i.p.(腹腔内注射)等によって引き起こされた。残念なことに、今までのところではこの痙攣に拮抗する薬物はみつかっていない、しかしジアゼパムや幾つかのベンゾジアゼピン誘導体はこの痙攣を、ごく短い間ではあるが抑制した。非ステロイトド系抗炎症薬の中でもフェンブフェンが一番作用が強いが、多くの研究者によりflurbiprofen、naproxen、phenoprofen Ca、pranoprofen等もまたニュ-キノロンとの併用で痙攣を誘発することが報告されている。Winands et al.(1984)は、エノキサシンはテオフィリンの血漿中の濃度を上昇させることを報告しているが、現在のところこの現象は他のニュ-キノロンではみられない。以上のことにより、この痙攣は極めて強く危険であり、有効で適切な拮抗薬がみつかっていないことから、ニュ-キノロンと非ステロイド系抗炎症薬との併用は処方すべきではないと考えられる。抗生物質の著しい発展は、臨床上必要を越えるとおもわれるまでの使用を促進した。その陰に、抗生物質は副作用の少ない薬物であるとの安易な一般的認識があり、単に抗生物質のみならず、合成による他の抗菌薬についてまでその概念が及び、ことに中枢神経系に関する副作用についてはそのほとんどが忘れられていたに近い。あらたに登場した合成抗菌薬のうちのいわゆるニューキノロン系薬物について、昭和62年に私は、その痙攣の発現の危険について報告し、この種の抗菌薬の中枢作用に関する研究が急務であることを述べた。その折りも折り、ニューキノロン系抗菌薬の重要な一つであるエノキサシンと、非ステロイド系抗炎症薬であるフェンブフェンとの併用による痙攣の発現につき7例の臨床報告が厚生省より発表された。昭和63年度に交付された科学研究補助金によって、ニューキノロン系抗菌薬はネコ、ウサギ、ラット、マウス、モルモットをはじめ、ヒヨコ、カエルに至るまで中枢興奮作用を示し、ことに非ステロイド系抗炎症薬の一つであるフェンブフェンとの併用は激しい痙攣を発現されることを確認できた。ニューキノロン系抗菌薬のうちではエノキサシンとNY-198がもっとも危険であり、オフロキサシン、ノルフロキサシン、ジプロフロキサシンでは比較的軽度であることをあきらかにした。しかしごく一部を除けばニューキノロン系抗菌薬は中枢興奮薬に属するものと確信でき、ことに非ステロイド系抗炎症薬との安易な併用はきわめて危険であることを確かめた。これらの裏づけとなる端的な実験成績は脳波学的研究にあり、実際の痙攣発現と平行して、大脳皮質誘導、各深部誘導いずれからも激しい痙攣波が数時間続くことを観察した。

この痙攣に対処するにはベンゾジアゼピン系薬物の使用しかないが、今までのところその効果も短く、次年度の研究発展に期待している。抗生物質の副作用は少ないとの一般的認識がある。従って、抗生物質のみならず抗菌薬の全てについて、中枢神経系に関与する副作用が少ないと考えがちである。セフェム系第3世代抗生物質に続く新しい抗菌薬として、急激に臨床応用が増加した、いわゆるニュ-キノロン系抗菌薬による痙攣の発現が報告された段階で、この新しい抗菌薬の中枢作用に関する研究が急務であることを警告し、さらにその詳細な研究を行った。平成元年度に交付された科学研究補助金によって、さらに新規のニュ-キノロン系抗菌薬の中枢神経系に対する作用を明らかにし、その化学構造式と痙攣発現の関係を検討した。また非ステロイド系抗炎症薬との併用による痙攣の発現機序の解明を続行した。新規のニュ-キノロン系抗菌薬をも加え、構造上の違いと中枢神経系への作用について、一部置換基による明らかな作用の違いを見出した。またニュ-キノロン系抗菌薬の側脳室への微量投与によっては、用いたいずれのニュ-キノロン系抗菌薬も痙攣を惹起した。また非ステロイド系抗炎症薬の一つであるフェンブフェン単独の側脳室内投与は痙攣を発現させなかった。さまざまの動物実験から判断すると、フェンブフェンが痙攣誘発の基盤を作ることが考えられるが、痙攣そのものの惹起にはやはりニュ-キノロン系抗菌薬が主役を演じているとみられる。脊髄ネコ標本を用いて、脊髄反射活動電位へのこれら薬物の併用による効果を観察した結果、同時に記録している脳波は明らかに痙攣波型を出現しているにもかかわらず、脊髄反射活動電位は抑制された。現在みられる痙攣誘発物質の中枢神経系に対する作用とは異なり、フェンブフェンとニュ-キノロン系抗菌薬の併用による痙攣の発現機序は、単にGABA受容器をめぐる単純な発現機序ではなくかなり複雑であり、さらに一段の研究を要する。
局所特徴量集合の近似的ハッシングによる大規模映像アーカイブの高速検索

古文書ディジタルアーカイブにおける高速な検索手法を確立するために,検索に適した局所的特徴量を明らかにするとともに,検索に適した局所的特徴量を高速に計算するための並列プロセッサへのアルゴリズムの組み込み,および,Locality Sensitive Hashingを応用した高速化手法を研究した.主要な成果は以下のとおりである.1古文書のスリット化と固有空間法を用いた検索文字列画像をスリット状に切り出した画像のシーケンスに固有空間法を適用して低次元化することにより効率的なマッチングが可能にした.江戸末期の毛筆文書画像を対象にキーワードの検索を行った実験で,平均適合率7393%を得た.2勾配ベクトルの分布情報を用いた検索特徴量を改良し,勾配ベクトルの分布情報を用いることで,平均適合率は9598%に改善することができた.3局所特徴量による照合の応用頻出語句の抽出およびその出現パターンを記述し,特徴量に基づくマッピングを併用することにより,トランスクリプトマッピングを行う手法を開発した.4局所的特徴量の並列プロセッサによる高速計算画像の局所的勾配分布に基づく特徴量を高速に計算するために,MX-1プロセッサによる高速画像処理について検討を行った.並列プロセッサに向いているSURF特徴量について,並列プログラミングにより,リアルタイムに特徴量の計算を実現した.5局所的特徴量の確率的(近似的)ハッシングによる高速検索古文書文字画像データベースから類似の文字を高速に近傍探索し,翻刻を支援するための辞書検索システムについて検討を行った.クエリ文字画像について得られた特徴量をLocality Sensitive Hashingによって近傍探索することで正解を含むグループを発見する方式の有効性を検証した.古文書ディジタルアーカイブにおける高速な検索手法を確立するために,検索に適した局所的特徴量を明らかにするとともに,検索に適した局所的特徴量を高速に計算するための並列プロセッサへのアルゴリズムの組み込み,および,Locality Sensitive Hashingを応用した高速化手法を研究した.主要な成果は以下のとおりである.1古文書のスリット化と固有空間法を用いた検索文字列画像をスリット状に切り出した画像のシーケンスに固有空間法を適用して低次元化することにより効率的なマッチングが可能にした.江戸末期の毛筆文書画像を対象にキーワードの検索を行った実験で,平均適合率7393%を得た.2勾配ベクトルの分布情報を用いた検索特徴量を改良し,勾配ベクトルの分布情報を用いることで,平均適合率は9598%に改善することができた.3局所特徴量による照合の応用頻出語句の抽出およびその出現パターンを記述し,特徴量に基づくマッピングを併用することにより,トランスクリプトマッピングを行う手法を開発した.4局所的特徴量の並列プロセッサによる高速計算画像の局所的勾配分布に基づく特徴量を高速に計算するために,MX-1プロセッサによる高速画像処理について検討を行った.並列プロセッサに向いているSURF特徴量について,並列プログラミングにより,リアルタイムに特徴量の計算を実現した.5局所的特徴量の確率的(近似的)ハッシングによる高速検索古文書文字画像データベースから類似の文字を高速に近傍探索し,翻刻を支援するための辞書検索システムについて検討を行った.クエリ文字画像について得られた特徴量をLocality Sensitive Hashingによって近傍探索することで正解を含むグループを発見する方式の有効性を検証した.本年度は古文書データベースにおける検索手法を確立するために,検索に適した局所的特徴量を明らかにすることに絞って研究を進めた.主要な成果は以下のとおりである.1古文書のスリット化と固有空間法を用いた検索文字列検索を行うにあたって,文字認識手法によらず画像の部分マッチング問題として検索を行う方法である.文字列画像をスリット状に切り出すことにより文字列画像はスリット画像のシーケンスとして表現され,更にこれに固有空間法を適用して低次元化することにより効率的なマッチングが可能となる.また,マッチングに際してDTW(dynamic time warping)を用いて文字の伸縮変形に対応させることにより,更に精度を高めることができる.江戸末期の毛筆文書画像を対象にキーワードの検索を行った実験では,平均適合率7393%を示した.2勾配ベクトルの分布情報を用いた検索上記手法に特徴量の部分で改良を加える実験を行ったところ,良好な結果を得た.ここで導入した特徴量は,勾配ベクトルの分布情報を用いるというアイデアである.本研究ではこのアイデアを文字検索に適用するための特徴量の構成法について提案するとともに,江戸末期の毛筆文書画像を対象にキーワード検索を行う実験により,その効果を検証した.この改良の結果,平均適合率は9598%に到達した.3局所特徴量による照合の応用文書画像に対するインデックス作成の一手法として,頻出語句の抽出およびその出現パターンを記述することと,これまで述べたような特徴量に基づくマッピングを併用することにより,高精度なトランスクリプトマッピングを行う手法を開発した.江戸末期の毛筆文書画像を対象に本システムの適用実験を行った結果は良好であり,実用上問題のない水準の出力を得ることが可能であった.これらに加えて検索を高速化するためのアルゴリズムについても検討を行った.本年度は古文書データベースにおける高速な検索手法を確立するために,検索に適した局所的特徴量を高速に計算するための並列プロセッサへのアルゴリズムの組み込みを行うとともに,特徴量の検索においてLocality Sensitive Hashingを応用して処理の高速化を図った.主要な成果は以下のとおりである.1局所的特徴量の並列プロセッサによる高速計算画像の局所的勾配分布に基づく特徴量を高速に計算するために,MX-1プロセッサによる高速画像処理について検討を行った.

この研究のなかでは,SIFT特徴量と識別能力がほとんど同じで,かつ計算手法が並列プロセッサに向いているSURF特徴量について,並列プログラミングを行って一掃することにより,リアルタイムに特徴量の計算を行うとともに,高速にマッチングを行うための方式をあきらかにした.2局所的特徴量の確率的(近似的)ハッシングによる高速検索古文書を構成する毛筆のくずし字について,大量の事例をあつめた文字画像データベースを構成し,データベースから類似の文字を高速に近傍探索して正解を見つけることで,翻刻を支援するための辞書検索システムについて検討を行った.この研究のなかでは,各文字画像の勾配分布から,高次元特徴量を計算して登録し,クエリ文字画像について得られた特徴量をLocality Sensitive Hashingによって近傍探索することで正解を含むグループを発見しようとするこころみである.16万文字程度の毛筆くずし字画像データベースを用いて検索実験を行い,高速な検索が可能であることを検証した.