hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファジィベクトル量子化による画像・動画像の圧縮と低ビットレート通信への応用

本研究課題では,ベクトル量子化技術に基づく新しい画像・動画像圧縮法を確立し,様々な通信端末で利用可能な低ビット通信を可能とすることを目的としている.これまでのベクトル量子化技術においては,画像を一様に分割してコードブックを作成するためのベクトルを生成していた.これでは画像の特質に適合した圧縮を効果的に行うことはできない.本研究では可変ブロックサイズによるベクトル量子化について研究した.可変ブロックサイズを実現するためにこれまでの研究成果である局所フラクラル次元を用いた画像の可変ブロックサイズを実現し,従来法と比較して圧縮率,画質において良好な結果を得た.本研究で研究したアルゴリズムを動画像に応用することを検討した.また,画像・動画像圧縮においてはカラー空間の検討が必要であることが分かり圧縮アルゴリズムに最適なカラー空間について研究した.RGB, HSV, L*a*b*空間で圧縮アルゴリズムを検討することによってカラー空間がコードベクトルに与える影響について研究した.また,ベクトル量子化によって作成されるインデックスマップについて効果的な非可逆圧縮法についても研究し,一定の成果を得た.さらに,領域分割にいるベクトル量子化の有効性について研究し,効果的であるとの結論を得た.領域分割においては,領域ごとにシード画素を見いだすアルゴリズムによってシード画素と隣接する画素から領域を抽出する方法を用いた.分割した領域をウェーブレット変換することによって高域成分と低域成分に分割することによって可変ブロックを実現した.同じ大きさのブロックからコードベクトルを生成することによって効果的な圧縮と良好な画質を得ることできた.また,遺伝的アルゴリズムによりコードベクトルの最適化も行った.本研究課題では,ベクトル量子化技術に基づく新しい画像・動画像圧縮法を確立し,様々な通信端末で利用可能な低ビット通信を可能とすることを目的としている.これまでのベクトル量子化技術においては,画像を一様に分割してコードブックを作成するためのベクトルを生成していた.これでは画像の特質に適合した圧縮を効果的に行うことはできない.本研究では可変ブロックサイズによるベクトル量子化について研究した.可変ブロックサイズを実現するためにこれまでの研究成果である局所フラクラル次元を用いた画像の可変ブロックサイズを実現し,従来法と比較して圧縮率,画質において良好な結果を得た.本研究で研究したアルゴリズムを動画像に応用することを検討した.また,画像・動画像圧縮においてはカラー空間の検討が必要であることが分かり圧縮アルゴリズムに最適なカラー空間について研究した.RGB, HSV, L*a*b*空間で圧縮アルゴリズムを検討することによってカラー空間がコードベクトルに与える影響について研究した.また,ベクトル量子化によって作成されるインデックスマップについて効果的な非可逆圧縮法についても研究し,一定の成果を得た.さらに,領域分割にいるベクトル量子化の有効性について研究し,効果的であるとの結論を得た.領域分割においては,領域ごとにシード画素を見いだすアルゴリズムによってシード画素と隣接する画素から領域を抽出する方法を用いた.分割した領域をウェーブレット変換することによって高域成分と低域成分に分割することによって可変ブロックを実現した.同じ大きさのブロックからコードベクトルを生成することによって効果的な圧縮と良好な画質を得ることできた.また,遺伝的アルゴリズムによりコードベクトルの最適化も行った.本研究課題では,ベクトル量子化技術に基づく新しい画像・動画像圧縮法を確立し,様々な通信端末で利用可能な低ビット通信を可能とすることを目的としている.これまでのベクトル量子化技術においては,画像を一様に分割してコードブックを作成するためのベクトルを生成していた.これでは画像の特質に適合した圧縮を効果的に行うことはできない.本研究では筆者らはこれまで開発した局所フラクラル次元(LFD)の計算法を用いて,画像をその複雑さの度合いに応じて分割する方法を開発した.この方法を用いることにより,画像の複雑な部分は情報を豊富に含んでいると考えられ分割のサイズを小さくする.また,LFDの値が小さな部分は,画像の複雑さが少ない部分であり情報量が少ないと考えられる.この部分は分割のサイズを大きくした.このことによってこれまでベクトル量子化技術の基本的な問題である圧縮率と圧縮画像の品質とのトレードオフを解決することができた.また,画像圧縮において圧縮画像の品質を高めるためには,エッジ部分が重要な役割を果たす.従って,本件研究では,画像のエッジを正確に検出するためにノイズの除去とエッジ検出をディジタルフィルターによって行った.検出したエッジの部分とこれ以外の部分で画像を分割するサイズを変える事によって圧縮率と圧縮された画像の品質をPSNR値により用いて評価した.これまでの研究ではグレースケールの画像圧縮が中心であったがLFDを用いた可変ブロックサイズのよる画像圧縮の方法をカラー画像の圧縮に適用できるようにアルゴリズムの改良を行った.実験によりその有効性を確認した結果,これまで提案された圧縮法より良好な結果が得られた.本研究では可変ブロックサイズによるベクトル量子化について研究した.これまでのベクトル量子化技術では,画像を固定サイズに分割し,クラスタリングによってコードベクトルを求めていた.可変ブロックサイズを実現するためにこれまでの研究成果である局所フラクラル次元を用いた画像の可変ブロックサイズを実現し,従来法と比較して圧縮率,画質において良好な結果を得た.本研究で研究したアルゴリズムを動画像に応用することを検討した.動画像では,1秒間に30フレームの画像を切り換えることによって動画像を実現している.動画像は,I画像,B画像,P画像によって構成されるが,I画像の圧縮をこれまでに研究した可変ブロックによるベクトル量子化で実現し,ファジィ動き補償によって圧縮するアルゴリズムを研究した.また,画像・動画像圧縮においてはカラー空間の検討が必要であることが分かり圧縮アルゴリズムに最適なカラー空間について研究した.RGB,HSV,L

*a*b*空間で圧縮アルゴリズムを検討することによってカラー空間がコードベクトルに与える影響について研究した.また,ベクトル量子化によって作成されるインデックスマップについて効果的な非可逆圧縮法についても研究し,一定の成果を得た.さらに,領域分割にいるベクトル量子かの有効性について研究し,効果的であるとの結論を得た.領域分割においては,領域ごとにシード画素を見いだすアルゴリズムによってシード画素と隣接する画素から領域を抽出する方法を用いた.分割した領域をウェーブレット変換することによって高域成分と低域成分に分割することによって可変ブロックを実現した.同じ大きさのブロックからコードベクトルを生成することによって効果的な圧縮と良好な画質を得ることできた.また,遺伝的アルゴリズムによりコードベクトルの最適化も行った.
火山灰堆積地域での地震による山腹崩壊と土砂移動範囲予測手法の提案

2018年に北海道厚真町で発生した山腹崩壊は、降雨で発生する山腹崩壊よりもかなり緩い勾配の斜面で発生し、かつ、降雨で発生する土砂移動よりも遠方まで土砂が移動した事例が多い。本研究では、山腹崩壊が緩い勾配でも発生し、土砂が長距離移動できるメカニズムを明らかにし、土砂の移動範囲の予測手法を提案する。具体的な研究項目は、1山腹斜面の微地形、火山灰の堆積構造と土質特性に着目した地震による山腹崩壊の箇所の抽出方法、山腹崩壊規模の推定手法の作成2緩勾配斜面での山腹崩壊のメカニズム解明3山腹崩壊に起因した土砂が長距離移動できるメカニズムの解明4土砂移動範囲の予測手法の提案、の4つである。
マグネシウムアミドを用いる高歪み中間体の新規発生法の開発と合成的応用への展開

本研究は,これまで応用が進んでいなかった高歪み中間体シクロアルキンおよびシクロアレンに着目し,代表者がすでに開発した脱プロトン的発生法を発展させて,合成的有用性を拡大することを目的としている。今年度は,特に研究が立ち遅れているシクロアレン中間体に焦点を当て,シクロアレンが示す多様な反応性を明らかにすることを目指した。具体的には,脱プロトン的に発生させたシクロアレンに対し,適用可能な反応剤を検討した。その結果,イソベンゾフランやニトロンとの[4+2],[3+2]付加環化反応において,望みの付加環化体を良好な収率で得た。また,スチレンとの[2+2]付加環化反応も速やかに進行した。チオールとの求核付加反応では,シクロアレンの連続した二重結合の炭素のうち,最も歪んだ中心の炭素で反応が進行した。以上の結果から,中間体の反応性を網羅的に明らかにし,シクロアレンが様々な反応形式を示すことがわかった。また,近年生体分子のラベリングなど,生物化学分野で注目されている,銅触媒を必要としないクリック反応に有用なビアリールアザシクロオクチノン(BARAC)の効率的合成を達成した。本合成法では,代表者が開発した脱プロトン的手法を用いることで,従来の合成に必要であったシリル基の導入が不要になるとともに,前駆体であるケトンからワンポットで歪んだ三重結合の形成が可能であるため,工程数,総収率の面で従来法より優れている。また,本合成法ではBARAC骨格のグラムスケールでの供給も可能であった。今年度の研究では,シクロアレン中間体が示す多様な反応性を網羅的に明らかにした。この結果は,中間体の高い反応性を生かした,新たな骨格構築反応の開発につながると期待される。また,すでに生物化学分野において実用的応用が進んでいる,BARAC骨格の効率的合成法を確立したことは,歪んだ三重結合のさらなる応用に向けた重要な足掛かりになると考えられる。シクロアレン中間体に関して,これまでに明らかにした反応性の知見を生かし,シクロアレンを用いた新たな骨格構築反応の開発を目指す。具体的にはスチレンとの[2+2]反応が高収率で進行したことに着目し,分子内にオレフィン部位を有する基質の合成および,シクロアレンの発生に続く分子内[2+2]反応による,高度に縮環した炭素骨格の構築を目指す。また,分子内に窒素求核部位を有する基質の合成および,環化による含窒素縮環骨格の構築も並行して検討する。効率的合成法を確立したBARACに関して,BARAC骨格の実用的応用を志向し,特定の分子と結合を形成するためのリンカーの導入と,官能基の適用範囲について検討する。
バイオメカニクス×機械学習×映像解析による歩行分析・転倒リスク評価システムの開発

今の超高齢社会において,転倒予防は健康寿命延伸のための喫緊の課題である.転倒は歩行中に頻繁に生じることから,日常的な歩行分析と歩容改善が,転倒ハイリスク者の早期発見と転倒予防に有効であると言える.しかしながら,現状の歩行分析には,高価な設備や身体にセンサの着用を必要とする方法が主流であり,これが世間での幅広い活用を困難にしている.これに対して,近年の機械学習や映像解析技術の発展に伴い,非接触・無拘束な形で取得できる動画像から「転倒を検出する」技術は実用化されつつあるものの,「転倒を未然に防ぐ技術」は確立されていない.その技術の確立には,バイオメカニクスの知見に基づく転倒リスクの定量的評価が必要となる.そこで本研究では,機械学習と映像解析にバイオメカニクスの知見を融合させた歩行分析により,非接触・無拘束な形での歩容の分類と転倒リスクの評価を可能にするシステムの開発を目的としている.2018年度は,非接触・無拘束な形で取得した歩行運動のデータを機械学習により分類し,分類した歩容に基づく個人認証の精度を検証した.歩行データの取得には,電波を物体に照射し,反射波を用いて速度を計測することで非接触・無拘束な計測が可能な事はもちろん,服装や照明条件の影響を受けないことからも頑健な歩容認証が見込めるドップラーレーダを用いた.若年被験者27名を対象として,歩行時の身体各部位からの反射波として受信した信号を信号処理することで,身体各部位の速度の時間変化を表す画像情報に変換した.得られた画像を畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習により分類した結果,誤報率10%,認証率92%の精度で個人を認証できた.非接触・無拘束な形で取得した歩行データから,非常に高精度で個人の歩容を分類できる可能性を示した.本年度は,非接触・無拘束な形で取得した歩行データから個人の歩容を認証する事を試みた.データ取得には,非接触・無拘束な計測が可能な事はもちろん,服装や照明条件の影響を受けないことからも頑健な歩容認証が見込めるドップラーレーダを用いた.機械学習による歩容の分類の結果,予想を上回る精度で個人の歩容を認証することができ,その実用性が確認された.当初の予定とは異なり,研究代表者の年度途中の所属変更およびそれに伴う実験環境の変更が生じたが,研究分担者との密な連携により,本年度予定していた個人の歩容を分類する推論モデルの作成とその実用性の検証は上記の通り完了しており,研究は計画通りに進んでいる.当初の計画に沿って,非接触・無拘束な形での歩容の分類と転倒リスクの評価が可能なシステムの実現を目指した研究を継続する.具体的には,機械学習により個人の歩容を分類する推論モデルの作成と並行して,歩行の動画像データから,つま先高さなど転倒リスクに関連する指標を推定する事の出来る映像解析技術の確立を目指す.今の超高齢社会において,転倒予防は健康寿命延伸のための喫緊の課題である.転倒は歩行中に頻繁に生じることから,日常的な歩行分析と歩容改善が,転倒ハイリスク者の早期発見と転倒予防に有効であると言える.しかしながら,現状の歩行分析には,高価な設備や身体にセンサの着用を必要とする方法が主流であり,これが世間での幅広い活用を困難にしている.これに対して,近年の機械学習や映像解析技術の発展に伴い,非接触・無拘束な形で取得できる動画像から「転倒を検出する」技術は実用化されつつあるものの,「転倒を未然に防ぐ技術」は確立されていない.その技術の確立には,バイオメカニクスの知見に基づく転倒リスクの定量的評価が必要となる.そこで本研究では,機械学習と映像解析にバイオメカニクスの知見を融合させた歩行分析により,非接触・無拘束な形での歩容の分類と転倒リスクの評価を可能にするシステムの開発を目的としている.2018年度は,非接触・無拘束な形で取得した歩行運動のデータを機械学習により分類し,分類した歩容に基づく個人認証の精度を検証した.歩行データの取得には,電波を物体に照射し,反射波を用いて速度を計測することで非接触・無拘束な計測が可能な事はもちろん,服装や照明条件の影響を受けないことからも頑健な歩容認証が見込めるドップラーレーダを用いた.若年被験者

27名を対象として,歩行時の身体各部位からの反射波として受信した信号を信号処理することで,身体各部位の速度の時間変化を表す画像情報に変換した.得られた画像を畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習により分類した結果,誤報率10%,認証率92%の精度で個人を認証できた.非接触・無拘束な形で取得した歩行データから,非常に高精度で個人の歩容を分類できる可能性を示した.本年度は,非接触・無拘束な形で取得した歩行データから個人の歩容を認証する事を試みた.データ取得には,非接触・無拘束な計測が可能な事はもちろん,服装や照明条件の影響を受けないことからも頑健な歩容認証が見込めるドップラーレーダを用いた.機械学習による歩容の分類の結果,予想を上回る精度で個人の歩容を認証することができ,その実用性が確認された.当初の予定とは異なり,研究代表者の年度途中の所属変更およびそれに伴う実験環境の変更が生じたが,研究分担者との密な連携により,本年度予定していた個人の歩容を分類する推論モデルの作成とその実用性の検証は上記の通り完了しており,研究は計画通りに進んでいる.当初の計画に沿って,非接触・無拘束な形での歩容の分類と転倒リスクの評価が可能なシステムの実現を目指した研究を継続する.具体的には,機械学習により個人の歩容を分類する推論モデルの作成と並行して,歩行の動画像データから,つま先高さなど転倒リスクに関連する指標を推定する事の出来る映像解析技術の確立を目指す.研究代表者の年度途中の所属変更およびそれに伴う実験環境の変更のため,当初想定していた被験者数で実験を実施する事ができなかった.そのため,当初予算に計上していた研究謝金に差異が生じている.次年度繰り越し分は,請求した助成金と合わせて,実験に伴う消耗品の費用と被験者への謝金として使用する予定である.
ポドシンのエンドサイトーシスにおけるSNX9およびNPC2の役割

本研究は糸球体足細胞(ポドサイト)の障害機序を明らかにすることを目的としており、本年度はSNX9の過剰発現モデルを作成し培養足細胞におけるSNX9の役割を解析し、またNPC2とポドシンの相互作用について検討する予定であった。糸球体足細胞障害の最終段階である糸球体硬化において、細胞内蛋白のRac1とmTORが足細胞の構造を維持し、糸球体硬化を抑制することを論文化することができた。Rac1のポドサイト特異的ノックアウトマウスにおいてネフローゼ・糸球体硬化モデルであるアドリアマイシン腎症を引き起こすと、硬化糸球体が増加し糸球体上のポドサイトの数はコントロールマウスとRac1ノックアウトマウスで差はないにもかかわらず、その細胞の大きさはRac1ノックアウトマウスでは小さくなっていた。さらにRac1と細胞の大きさに関与するキナーゼタンパクのmTORとの関係を調べ、コントロールマウスにアドリアマイシンを投与するとポドサイトにおいてmTORの活性化が見られたが、Rac1ノックアウトマウスでは抑えられており、ポドサイトが障害を受けるとRac1が存在することでmTORが活性化され、ポドサイトの大きさが保持される分子メカニズムが明らかになった。また、蛋白分解酵素であるカテプシンLは腎障害時にポドサイトで発現が亢進しスリット膜や細胞骨格関連蛋白を過剰に分解し蛋白尿をもたらすことが知られているが、ネフローゼ・糸球体硬化モデルであるピューロマイシン腎症ラットにおいて、カテプシンLの発現が亢進しているが、カテプシンLの阻害物質であるシスタチンCの発現とは一致しないことを論文化した。蛋白分解酵素とその阻害物質の分泌のバランス変化が糸球体基底膜からの糸球体足細胞の脱落だけでなく、糸球体の透過性亢進につながる糸球体基底膜分解を誘発する可能性があると考えている。30年度の研究により、Rac1がmTORとともにポドサイトの細胞の大きさを保持することで、構造を維持し糸球体硬化を抑制していることを解明し、足細胞障害の機序の一端を明らかにすることができた。糸球体足細胞とその足突起間に存在するスリット膜と呼ばれる構造が蛋白尿と密接に関連する濾過障壁機構であるが、スリット膜の足細胞突起側には、ポドシンをはじめとする数多くの蛋白質が集積して複合体を形成し,足細胞内でCD2AP等のアダプタータンパク質を介してアクチン細胞骨格と連結している。我々の研究によりポドシンは足細胞障害時に細胞膜からエンドソーム内へ局在変化することが明らかとなったが、その後リソソームへと運ばれ分解されるか、あるいはリサイクリングエンドソームにより細胞膜へ戻るかについては解明できていない。今回ピューロマイシン腎症ラットにおいてリソソームに存在するカテプシンLの発現が亢進しているものの、カテプシンLの阻害物質であるシスタチンCの発現とは一致しないことを明らかにすることができ、足細胞障害時におけるポドシンのエンドサイトーシス経路解明にも有益と考えられた。SNX9の過剰発現モデルは作成中であるが、30年度はRac1の解析による足細胞障害のメカニズム解明やカテプシンL、シスタチンCの検討による足細胞障害時のリソソームの観察に成功し、課題はおおむね順調に進行していると判断した。30年度までに得られた結果を元に、SNX9の過剰発現モデルを作成し培養足細胞におけるSNX9の役割を解析し、足細胞特異的なSNX9 knockoutマウスを作成し、足細胞におけるSNX9の役割を解明する。正常状態での様子をスリット膜関連蛋白質、足細胞骨格形成の蛋白質、エンドサイトーシス関連蛋白質との発現を蛍光免疫染色とWestern Blot法において解析する。さらにアドリアマイシン投与により糸球体硬化を誘発し、上記蛋白質の動態を評価する予定である。またNPC2に関しては、ポドシンの相互作用について検討する。ポドシンとのHEK T293細胞での遺伝子導入後の共免疫沈降法による結合を確認できており、本研究ではポドシンとの足細胞内因性蛋白質での共免疫沈降法による結合の確認、さらにポドシンの蛋白精製を行い、直接相互作用があるかを確認する。本研究でえられた結果は、学内の研究協力者と適宜討論を行い、研究成果を学会、欧米紙等に随時発表していくことを考えている。

また、蛋白分解酵素であるカテプシンLは腎障害時にポドサイトで発現が亢進しスリット膜や細胞骨格関連蛋白を過剰に分解し蛋白尿をもたらすことが知られているが、ネフローゼ・糸球体硬化モデルであるピューロマイシン腎症ラットにおいて、カテプシンLの発現が亢進しているが、カテプシンLの阻害物質であるシスタチンCの発現とは一致しないことを論文化した。蛋白分解酵素とその阻害物質の分泌のバランス変化が糸球体基底膜からの糸球体足細胞の脱落だけでなく、糸球体の透過性亢進につながる糸球体基底膜分解を誘発する可能性があると考えている。30年度の研究により、Rac1がmTORとともにポドサイトの細胞の大きさを保持することで、構造を維持し糸球体硬化を抑制していることを解明し、足細胞障害の機序の一端を明らかにすることができた。糸球体足細胞とその足突起間に存在するスリット膜と呼ばれる構造が蛋白尿と密接に関連する濾過障壁機構であるが、スリット膜の足細胞突起側には、ポドシンをはじめとする数多くの蛋白質が集積して複合体を形成し,足細胞内でCD2AP等のアダプタータンパク質を介してアクチン細胞骨格と連結している。我々の研究によりポドシンは足細胞障害時に細胞膜からエンドソーム内へ局在変化することが明らかとなったが、その後リソソームへと運ばれ分解されるか、あるいはリサイクリングエンドソームにより細胞膜へ戻るかについては解明できていない。今回ピューロマイシン腎症ラットにおいてリソソームに存在するカテプシンLの発現が亢進しているものの、カテプシンLの阻害物質であるシスタチンCの発現とは一致しないことを明らかにすることができ、足細胞障害時におけるポドシンのエンドサイトーシス経路解明にも有益と考えられた。SNX9の過剰発現モデルは作成中であるが、30年度はRac1の解析による足細胞障害のメカニズム解明やカテプシンL、シスタチンCの検討による足細胞障害時のリソソームの観察に成功し、課題はおおむね順調に進行していると判断した。30年度までに得られた結果を元に、SNX9の過剰発現モデルを作成し培養足細胞におけるSNX9の役割を解析し、足細胞特異的なSNX9 knockoutマウスを作成し、足細胞におけるSNX9の役割を解明する。正常状態での様子をスリット膜関連蛋白質、足細胞骨格形成の蛋白質、エンドサイトーシス関連蛋白質との発現を蛍光免疫染色とWestern Blot法において解析する。さらにアドリアマイシン投与により糸球体硬化を誘発し、上記蛋白質の動態を評価する予定である。またNPC2に関しては、ポドシンの相互作用について検討する。ポドシンとのHEK T293細胞での遺伝子導入後の共免疫沈降法による結合を確認できており、本研究ではポドシンとの足細胞内因性蛋白質での共免疫沈降法による結合の確認、さらにポドシンの蛋白精製を行い、直接相互作用があるかを確認する。本研究でえられた結果は、学内の研究協力者と適宜討論を行い、研究成果を学会、欧米紙等に随時発表していくことを考えている。30年度はRac1およびカテプシンLの観察を元に、新たな視点からエンドサイトーシス・リソソーム系と糸球体硬化との関連性を示唆する結果を得ることができた反面、予定していたSNX9の過剰発現モデル作成やNPC2の解析が予定から遅れ次年度に向けて進行中であり、諸費用が繰り越しとなったため。
4足歩行機械の不整地踏破性能の拡大

本年度は4脚ロボットによる実際的な環境での歩行移動の実現を目的として以下の内容で研究を行った。(1)20自由度4足歩行機械TITAN-XIIの開発前年度に引き続き高度凹凸路面対応型4足歩行機械TITAN-XIIの開発を行った。TITAN-XIIは、脚長およそ1m、重量約100kgであり、一脚に5自由度の能動自由度を有し、胴体姿勢を積極的に変化させる歩容に対応するため2自由度の能動足首関節機構を有する。この足首機構には大規模段差踏破の際にも足裏と路面間の確実な接触を保つため、広範な可動角を有する干渉駆動型の機構を導入した。(2)適応型足先センシング機構の研究足首関節を能動的に駆動する場合には、足裏姿勢を路面に追従させるならい制御を行い、安定な足場を確保することが重要である。このような制御を実現するための足先センサシステムの構成を検討し、(1)で開発した4足歩行機械のための対地適応型足先センシング機構の開発を行い、基本的動作実験によりその有効性を確認した。開発した足先機構は放射状に配置された8本のウィスカセンサ、および足裏の接地圧センサによって構成される。接地圧センサは柔軟に変形する中空のゴム部品によって構成し、路面の凹凸形状に適応して変形する機能性を導入した。(3)凹凸適応型足裏機構の研究路面の凹凸形状、特に足裏よりも小さな凹凸に対応可能な対地適応型足裏機構の設計について検討を行った。6本の指状の適応機構を持ち、接地時には路面形状に適応して柔軟に変形し、接地完了後は足裏形状を固定することで歩行の安定性を高める足裏機構の開発を行った。適応機構の基本動作原理として連結差動機構を導入し、放射状に配置された6本の適応機構の対向する指同士をワイヤで連結する構成を採用した。開発した足裏機構を普及型4足歩行機械TITAN VIIIへ搭載し、模擬不整地上の歩行実験によりその有効性を検証した。本研究は,4脚ロボットによる実際的な環境での歩行移動の実現を目的としており,本研究に先行して開発したTITAN-IXと呼ぶ機械モデルを対象として,特に脚のストロークのみでは吸収不能な大規模段差の踏破,および路面上の足裏よりも小さな凹凸への対応が可能な適応型の足裏機構について検討を行うものである.本年度は主に実際に不整地踏破を行うために必要なハードウェアの構築を行った.まず上記のような段差乗越えを実現するには胴体姿勢を積極的に変化させる歩容制御法を導入する必要があるが,その際に路面との確実な接触状態を保つために必要不可欠な2自由度の能動足首機構の導入を行った.またそれに伴い脚構造についても再検討し,より段差踏破に適する構成へと改良を行った.具体的には,尻関節の下方への可動域の拡大,膝関節へのオフセット関節の導入,胴体の高剛性化のためのフレーム構造の導入等を行い,より実際的な構成とした.さらに対地適応型足裏機構の設計について具体的検討を行った.これはワイヤで連結された8本の指状の適応機構によって構成され,動滑車による連結差動機構をその基本動作原理とする.支持力を各指に均等に分配することで路面形状に適応して接地し,接地後支持力がある閾値を超えるとワイヤの動きを制限する機構が作動することで足裏形状を固定し確実な足場を形成する.さらに光学式の3軸力覚センサ,各指に屈曲センサを装着することによって近接地センサとしての機能性を導入し,路面へのならい制御を可能とするような構成を検討した.本年度は4脚ロボットによる実際的な環境での歩行移動の実現を目的として以下の内容で研究を行った。
チトクロ-ムb558のヒト末梢血リンパ球における発現とその役割の解明

好中球、単球に代表される食細胞は活性酸素を産生し、侵入してきた細菌の排除にあたる。活性酸素の産生には、細胞膜に存在するチトクロ-ムb558(Cytb558)が重要な役目を担うと考えられている。我々は既に確立した好中球のCytb558に対する単クロ-ン抗体を用いて、免疫細胞化学的方法により、このCytb558が一部のヒト末梢血リンパ球上にも発現している事を見出した。そこで本研究では、まずリンパ球をそのSubsetに対する特異抗体と上記単クロ-ン抗体で二重標識し、Flow cytometry(FCM)で測定する事により、Cytb558を発現している細胞が、末梢血のT,B,NK細胞のいずれであるかを検討した。その結果、B細胞上にこのCytb558が発現されている事が明らかとなった。更に好中球でこのCytb558が欠けている慢性肉芽腫症患者のB細胞では欠けているかどうかを調べた処、慢性肉芽腫症患者のB細胞でも、好中球と同じく、このCytb558が存在しない事が判明した。又、骨髄細胞を用いて、この抗原の発現時期にSurfaceIgM(sIgM)の発現時期との関係を調べると、ほぼsIgMの消長と一致していることが明らかとなった。(Blood75,458,1990)。更に、Cytb558の大鎖、小鎖の部分含成ペプチドに対する抗体をウサギで作成し、この抗体を用いて、精製したBリンパ球画分のwesterublotを行ない、大鎖、小鎖の存否を調べた。その結果、Bリンパ球にも好中球のCytb558と同様の分子量の大鎖(90K付近)、小鎖(23K)が存在する事が明らかとなった。B細胞はPMA刺激でNBT反応陽性であり、活性酸素の産生がある事を見出しているが、その量は好中球に比べて非常に少ない。今後、他の刺激剤も用いて、Bリンパ球における活性酸素の役割等についても検討していきたい。申請者らは、単クロ-ン抗体を用いて免疫組織化学的にリンパ球を染色し顕微鏡下の観察で、ヒトBリンパ球表面上にユニ-クな抗原を見出した。この単クロ-ン抗体はヒト好中球の細胞表層に存在するb型モトクロ-ムに対して作成したものである(Blood,69,1404'87)。b型チトクロ-ムは細胞表層に存在し好中球やマクロファ-ジが異物刺激を受けた時、活性酸素[ス-パ-オキサイド(O^-_2)]を産生する際の電子伝達に関与する。このチトクロ-ムの遺伝的欠損症では活性酸素の産生が不能で重篤な感染をくり返すことが判っている。初年度である平成元年度には、主に末梢血Bリンパ球を用いたFlow cytometryによる実験を行ない、その計画のほとんどを達成した。まずリンパ球のSubsetに対する特異抗体とこの単クロ-ン抗体でリンパ球をDouble labelし、Flow cytometryを用いてこの抗原がB細胞上にあることを確認した。T細胞やNK細胞上には認められず、又、慢性肉芽腫症患者のリンパ球には存在しなかった。

又、骨ずい細胞を用いてこの抗原の発現時期を調べた処、μchainの発現時期とほぼ一致していること、即ち幼若B細胞から成熟B細胞への分化に伴って発現され、抗体産生細胞へ移行する過程で失われることが明らかとなった(Blood,75,458'90)。現在まで末梢血より好中球や単球の混入のないBrichリンパ球分画を大量分離することに問題があったが、最近この分離にめどがつくに到った。この細胞から抗体を利用して分離した抗原がチトクロ-ムb558であることをスペクトラム及び蛋白化学的に確認する実験が現在進行中である。既に申請者らは、食細胞(好中球、マクロファ-ジ等)膜上に存在し活性酸素産生に関与しているチトクロ-ロb558(Cytb558)がヒト末梢血Bリンパ球上にも発現している事を、Cytb558に対する単クロ-ン抗体を用い、Flow cytometryにより見出している。(T細胞、NK細胞には存在せず、慢性肉芽腫症CGD患者のB細胞には発現していない。)又は、骨髄細胞を用いた実験から、このCytb558は幼若なB細胞では発現しておらず、成熟B細胞で現われ、それが抗体産生細胞へ移行していく過程で失われていく事、既ちsurface IgMの発現とほぼ一致して発現している事を見出した。平成2年度には、1.まず種々の分化段階のB系株化細胞を用いてFlow cytometryによりその表面上の抗原の解析を行なった処、surface IgM陽性,B系株化細胞のほとんどにCytb558の発現がみられた。即ち,成熟B細胞の分化段階にあるB系株化細胞ではCytb558陽性であった。これに対して、surface IgM陰性のB系細胞なT系細胞ではCytb558の発現はみられなかった.2.次に既に確立した末梢血Bリンパ球を大量に純度高くとる方法を用いてB細胞を分離し、その膜画分を調製し、合成ペプチドによりウサギで作成したCytb558の大鎖、小鎖に対する抗体を用いてWestemblotを行なった。この結果、Bリンパ球にも好中球のCytb558と同様,分子量の大鎖(90K)、小鎖(22K)が存在する事が明らかとなった。3.更にこれらCytb558発現がみられた末梢血B細胞、B系株化細胞が化学的(PMA等)、免疫学的(抗Ig等)刺激により、ス-パ-オキシド(O_2^ー)を産生するか否かをルンゲニンを用いたケミルミネッセンスにより調べた。両刺激でO_2^ーの産生がみられたが、ここで特筆すべき事は、食細胞ではO_2^ーの産生のみられなかった抗ヒトIgMの刺激で末梢血Bリンパ球およびB系株化細胞ではO_2^ーを産生し、その産生量は抗上ヒトIgMを固定化する事により格段に上昇した。
「福祉」の実際的活動の基底にある「ケア」の考え方に関する倫理学的考究

社会福祉はケアの実践である。ケアの観点は、普遍的原理が倫理的行為のいちばん重要な指針である、という従来の倫理学が暗黙のうちに前提してきた命題を、男性的な見方にかたよっていると批判し、女性の立場として、現実の具体的な人間関係のなかで倫理的な問題を解決するという態度を唱道した。しかし、ケアの視点は、<男性>対<女性>という単純な対立図式にとどまらずに、道徳原理の抽象性ではなくて、ひととひととの具体的なむすびつきが人間存在をささえているのだという人間理解を内包している。すなわち、ジュディス・L・ハーマン(Judith Lewis Herman)の指摘にしたがえば、戦争の恐怖を克服するのは兵士同士の友愛なのである。しかも、量より質に力点をかける今日の社会福祉は、科学的分析によって分節化された客観的世界だけにいきる人間ではなくて、主観的な意味づけがいろどろいきいきとした個人的世界にすまう人間を前提としている。他者へのむすびつきが瓦解するという現象は、そうした世界の主観的有意味性の否定をはらんでいる。もちろん、他者へのむすびつきは、ケアしケアされる関係によって醸成される。ハーマンものべているように、ケアされたという経験からわたしたちは自分の属する世界へと目をむけられるようになる。つまり、現前する世界とわたしたちとをきりむすぶのは、だれかほかのひとにケアされたという経験なのである。すると、わたしたちの主体性に力点をかけながらQOLの向上をめざす現代の社会福祉が前提する人間像は、つぎのように要言できよう。すなわち、わたしたちは、ケアしケアされる関係によって醸成されていく他者へのむすびつきに存在のささえをもとめながら、現前する世界に対して主観的な意味づけをおこなって固有の生活世界を形成し、そこにいきる価値をみいだそうとしているのだ、と。今年度の目標は、「福祉」の論理的意味を明らかにすることである。「福祉」は、ケアの営みであるといってもよく、「福祉」を成立させている倫理的地平は、ケアという概念に関する倫理的考察によって闡明される。その考察の先駆者であるミルトン・メイヤロフの主著On Caringとネル・ノディングズの主著Caring : A Feminine Approach to Ethics & Moral Educationに関する文献実証的な考察に基づけば、ケアの営みは、ケアするひととケアされるひとの主観的次元で成立する係わり合いである。すると、「福祉」の論理的基盤は、倫理に関する客観的条件には求められなくなる。しかも、ノディングズに従えば、倫理を最終的に基礎づけるのは、普遍的規範や定言命法ではなく、主体の個人的な思いである。それでは、主観的行為としてのケアがどうしてほかのひとたちから承認されたり、賞賛されたりするのか。私秘的領域だけで通用する主観性の妥当性は、ケアの営みにあっては、他者との関係の構築と維持という、共同性を動態的に形成する過程のなかでしか保証されない。すなわち、ケアの営みにおける客観性は、主観的事象から離れて自存しているような事態ではなく、主観性から構築される関係の動態性であると言わねばならないのである。しかし、それでは、倫理に客観的保証がないとすれば、倫理の中心である当為は、どのようにして基礎づけられるのか。当為に関しては、いわゆる自然主義的誤謬の問題があるが、その問題は、当為を事実と同じ次元で議論するところに難点がある。ケアの倫理学においては、当為は将来に対する見通しから導来する。将来は可能的世界に帰属する事柄であるから、ケアにおける当為とは、共同性の動態的形成に関わる実成的可能性において成立しているのである。
人間・環境とのマルチモーダルなインタラクションに基づく日常環境中での物体認識

ロボットが頼まれた物をもってくる場合を考え,そのために必要なマルチモーダルインタフェース及び物体認識について研究する.ヒューマンインタフェースに関して,ジェスチャ認識を主とする.指差しによる類似物体指示及び指及び手の軌跡追跡による手描き図形認識を考える.人間の手・指の運動を検出し,さらにその手先の向き・軌跡をトラッキングして必要な情報を獲得する手法を提案する.物体認識に関しては,ロボットは日常環境にある様々な物体から認識対象である物体の候補を切り出し(セグメンテーション),類似した色・形状・大きさの物体と区別してそれが何であるか,という識別(物体識別)を行うことが必要となる.一般環境に適応したセグメンテーション手法を提案する.画像処理のみでは「物体の実際の境界」と,「表面上の模様の境界」との判別が困難であるが,ロボットで物体の一部を動かすことにより,曖昧性の改善が期待できる.ロボットが頼まれた物をもってくる場合を考え,そのために必要なマルチモーダルインタフェース及び物体認識について研究する.ヒューマンインタフェースに関して,ジェスチャ認識を主とする.指差しによる類似物体指示及び指及び手の軌跡追跡による手描き図形認識を考える.人間の手・指の運動を検出し,さらにその手先の向き・軌跡をトラッキングして必要な情報を獲得する手法を提案する.物体認識に関しては,ロボットは日常環境にある様々な物体から認識対象である物体の候補を切り出し(セグメンテーション),類似した色・形状・大きさの物体と区別してそれが何であるか,という識別(物体識別)を行うことが必要となる.一般環境に適応したセグメンテーション手法を提案する.画像処理のみでは「物体の実際の境界」と,「表面上の模様の境界」との判別が困難であるが,ロボットで物体の一部を動かすことにより,曖昧性の改善が期待できる.頼まれた物をもってくるサービスロボットを想定し,そのために必要なマルチモーダルインタフェース及び物体認識について研究する.まず,人からロボットへの情報伝達・指示に関して,ジェスチャ認識に基づくインタフェースを考えた.一般環境中でユーザの指先位置を検出し,その軌跡が描く円・四角形・三角形といった基本的な図形の識別を可能とした.それとは別に,高次局所自己相関特徴HLACを用いて手形状を識別, TV,オーディオ等の家電操作指令入力に利用する手法を提案した.今後はこれらを組み合わせ,物体指示に応用する予定である.ロボットから人間への情報提示に関しては,顔及び服色の情報に基づき個人を認識する手法を提案した.また,パン・チルト機構付きプロジェクタにより,空間中の任意の位置に情報投影するシステムを開発している.これらを組み合わせ,周囲の状況・個人に応じた情報を投影提示するシステムを考えている.物体認識に関しては,一般環境を撮影した画像からの個別物体切り出し(セグメンテーション)を目指して研究している.色相の分散値を利用することにより,照明条件の変化や,物体上の模様の影響に比較的ロバストな物体の境界抽出が可能となった.さらに,小型レーザレンジファインダ(LRF)を併用して,色情報と3次元情報を組み合わせて物体境界を判断することも行った.以上の処理の結果,ある程度まで物体境界を検出できるが,それでも画像処理のみでは「物体の実際の境界」と,「表面上の模様の境界」との判別が困難であり,曖昧性が残る.そこで,ロボットアームが物体に物理的に接触して動かすことで視覚情報を変化させ,その様子を観察し,曖昧性を改善することを考える.人間と共存するサービスロボットを想定し,そのために必要なマルチモーダルインタフェース及び物体認識について研究した.昨年度に開発した基礎的システムの性能向上・統合を図った.まず,人からロボットへの情報伝達・指示に関して,ジェスチャ認識インタフェースを構築した.一般環境中でユーザの指先位置を検出し,その軌跡が描く円・四角形・三角形といった基本的な図形の識別を可能とした.それとは別に,高次局所自己相関特徴HLACを用いて手形状を識別,TV・オーディオ等の家電操作指令入力に利用する手法を提案した.ロボットから人間への情報提示に関しては,まず,顔及び服色の情報に基づき個人を特定・追跡する手法を研究した.また,パン・チルト機構付きプロジェクタにより,空間中の任意の位置に情報投影するシステムを開発,これとジェスチャ認識を組み合わせ,空間中のどこにいても情報を入出力できるシステムの基礎を構築した.これを人物追跡と融合させ,システムとしての完成度を向上させる予定である.物体認識に関しては,一般環境を撮影した画像からの個別物体切り出し(セグメンテーション)を目指して研究した.色相の分散値を利用することにより,照明条件の変化や,物体上の模様の影響に比較的ロバストな物体の境界抽出が可能となった.さらに,小型レーザレンジファインダ(LRF)を併用して,色情報と3次元情報を組み合わせて物体境界を判断することも行った.以上の処理を施しても,依然として画像処理のみでは「物体の実際の境界」と,「表面上の模様の境界」との判別が困難であり,曖昧性が残った.そこで,ロボットアームが物体に物理的に接触して動かすことで視覚情報を変化させ,その様子を観察し,曖昧性を改善することを考えた.背景差分・オプティカルフローを使って物体の微小動作を検出した.しかし,一般環境において複数物体が乱雑に存在する環境におけるセグメンテーションに関してはまだ基礎段階にとどまっており,今後の改良が必要である.
IgA腎症進展におけるレニンーアンジオテンシン系カスケードの影響の組織的検討

本研究はヒトIgA腎症例腎組織を対象に、糸球体におけるレニン-アンジオテンシン系(RAS)構成分子の発現状態を検討し、それにより変化することが予想される分子の発現状態と酸化ストレスの発生状態を明らかにすると共に、糸球体病変と臨床的データを照合・検討することにより、現在のIgA腎症での治療法を改善する基盤となる研究をすることを目的とする。主な検討内容は以下の通りである。1RAS構成分子の発現状態の検討。2RASカスケードへの関連が予想される分子の発現状態の検討。3酸化ストレスの発生状態の検討。4糸球体の形態変化との照合・検討。5臨床データとの照合・検討。
渦が織りなす遷移的秩序

木星大赤斑のように乱流中に長時間にわたって秩序構造が現出することがある。2次元的な流れでは多数点渦の平均場の作る平衡状態と準平衡状態がその起源である一方、平均場と個別粒子の間に「循環的階層」と呼ばれる構造があることが知られてきた。本課題は非線形解析学と非平衡統計力学の融合研究であり、循環的階層が動力学のレベルまで及んでいることを数学的に証明する一方、パッチモデルと適合する形で準平衡から平衡に至る緩和時間での点渦平均場を記述する数理モデルを導出したものである。ボルツマン・ポアソン方程式を基準として,モデリングと数学解析によって多数の点渦系が平衡状態で作り出す秩序構造を解明した.主に扱ったのは,平行に近い状態で配置されている多数の渦糸の平衡状態と,多数の点渦系において,準平衡状態から定常状態に至るまでの遷移状態を記述する動的モデルである.ボルツマン・ポアソン方程式では,解が臨界状態において線形部分の重ね合わせとなる量子化の現象と,爆発の中心(爆発点)の位置がもとの点渦系のハミルトニアンの臨界点となる「循環的階層」の理論が確立されている.本研究ではその原理をさらに深めた.すなわち,ミニマックス原理を用いた固有値の漸近挙動を詳細に解析し,爆発解とハミルトニアンのモース指数が正確に対応することを突き止めた.本成果は,多点爆発や変数係数の場合も含めて明らかにしたものでボルツマン・ポアソン方程式の循環的階層についての1つの到達点であり,今後の研究の指針となるべきものである.渦糸系では様々な要素を粗視化して平均場方程式を導出すること,導出されたモデルの数理構造を解明することに重点を置いた.特にブロークンパスモデルによって, 2次元の平均場方程式が多数連立した系を導出し,さらにこのモデルに双対的な変分構造が成立していることを証明した.点渦の緩和方程式はこれまでに提案されていないので,新たにモデリングした.すなわちパッチモデルの平衡状態と緩和時間モデルの極限として多数点渦系の平衡状態と緩和時間モデルを導出し,時間無限大での収束を含めて4つのモデルがすべて適合することを示した.その結果,仮想的なブラウン点渦系モデルと一致していること,小正準集団,正準集団によって非局所項が現出したりしなかったりすること,それぞれの集団での熱力学的法則が成り立つこと,それぞれの場合で時間大域の存在と爆発が数学解析できることを示した.これまでの定常状態に関する点渦系の数学解析によって示唆されてきた,平均場動態の解明が順調に進んでいる.特に準平衡から平衡に至る緩和モデルを確立し,非局所項が存在することによって質量とエネルギーが保存され,エントロピーが増大する孤立系の様相を確認できたこと,またその数学解析によってもっとも単純な回転対象な場合には解が大域的に存在して定常解に収束することが示されたことは大きな成果である.また得られた緩和方程式がこれまでブラウン点渦平均場として仮想的に導出されたモデルと一致すること,走化性方程式と類似の形態と性質を持つことが解明されたことも今後の研究において重要な役割を果たすことが期待できる.本年度の大きな成果として、古典的点渦の動態を記述する平均場方程式をエントロピー生成速度最大原理から導出したこと、非局所項をもつこの方程式の時間大域挙動が逆温度の変動に支配されることを数学的に証明したこと、非線形Schrodinger方程式の大域ダイナミクスに関して、2つの大きく異なるソリトン族を含むエネルギー空間領域での分類と記述に成功したことが挙げられる。多数の古典的点渦が作り出す平均場の秩序形成では点渦系を記述するHamiltonianがあり、それを用いてOnsagarによる最終状態を記述するモデルが得られている。平衡状態での等価性によって小正準集団での記述を正準集団に変換すると半線形楕円型方程式が現れ、種々の著しい現象が数学的に証明されている。逆温度が負の臨界値の整数倍に向かうにつれて平均場方程式の解が特異性を帯びること、その特異性の位置が最初のHamiltonianの臨界点と一致することが知られていたが、本年度の研究によって非均質な環境下でも、特異極限に近い解とHamiltonianの臨界点の間にMorse指数まで含めた厳密な対応があることが確立され、数学的に自然に対応する高次元の問題でも、質量量子化や、基本的なsup+inf不等式が成り立つことが得られた。これらの研究は統計力学において終局状態を記述する非線形楕円型方程式において、物理的な循環的階層が力学レベルまで及んでいることをより明確にしたもので、それ自身重要であるが、上記の研究は非平衡状態に関するもので、最終状態に到達する前の緩和時間での古典的点渦平均場動態において、パッチモデルと点渦モデルのそれぞれの緩和時間、終局時間での状態を記述するモデルの間の整合性を見出し、逆温度を非局所項として取り込むことによって小正準集団の平均場の動力学を制御する原理を確立したものである。

動的な平均場理論では,量子渦でも非局所項を持つモデルが導出され,数値シミュレーションによって遷移的な秩序構造を現出することが知られている.小正準集団に付随する変分構造を持つかどうかを見極める必要がある.また遷移的秩序が不安定定常解に由来するものであるかどうか,古典渦と関連させながら解明したい.数学解析次年度7月に研究集会を予定旅費として40万円を計画
加齢および廃用による嚥下障害の発症機序と予防法に関する基礎的研究

加齢に伴う嚥下障害の発症機序の解明のため、生理的加齢動物および傷害モデルを用いて、嚥下関連筋群における各種ホルモンの影響を解析した。各年代のマウスおよび去勢マウスにおける嚥下関連筋群の性ホルモン受容体には有意差を認めなかった。高齢者では加齢変化や廃用により嚥下機能が低下し、肺炎や低栄養、窒息の原因庭なることが知られているが、その機序に関しては明らかになっていない。本研究の目的は、加齢及び廃用による嚥下機能障害における、性ホルモンや成長ホルモンなどの関与の解明およびそれに基づく薬物療法の開発に関する検討を行うことである。初年度の平成22年度には基礎となるデータとして、加齢による嚥下関連筋群の形態的・免疫組織学的検討を行うため、以下の研究を行っている。実験動物として生後4週(成熟期=小児)、12週(繁殖期=成人)、52週(老齢期=老人)のマウスを使用(52週は継続中)。各々の舌筋群、前頚筋群、下咽頭収縮筋およびコントロールとして大腿筋を摘出し、ホルマリン固定、パラフィン包埋し、免疫染色用の標本を作製した。ヘマトキシリンエオジン染色による観察、アセチルコリンエステラーゼ染色による神経筋接合部の観察、ミオシンATPase染色による筋繊維のタイプ分類、アンドロゲン受容体(AR)およびプロゲステロン受容体(PR)、エストロゲンαおよびβ受容体(ERα&ERβ)、IGF1受容体(IGF-IR)の局在および密度に関して、各年代のマウスで比較、検討する準備に入っている。また筋繊維のremodelingを各部位および各年代間で比較、検討するため、細胞増殖マーカーであるプロモデオキシウリジン(BrdU)を腹腔内投与し、上記組織を経時的に採取し、標本作製を進めている。高齢者では加齢変化や廃用により嚥下機能が低下し、肺炎や低栄養、窒息の原因となることが知られているが、その機序に関しては明らかになっていない。平成23度には前年に引き続き、加齢による嚥下関連筋群の形態的・免疫組織学的検討を行うため、以下の研究を行った。実験動物として生後4週(成熟期=小児)、12週(繁殖期=成人)、52週(老齢期=老入)のマウスを使用。ヘマトキシリンエオジン染色による観察、アセチルコリンエステラーゼ染色による神経筋接合部の観察、ミオシンATPase染色による筋繊維のタイプ分類、アンドロゲン受容体(AR)およびプロゲステロン受容体(PR)、エストロゲンαおよびβ受容体(ERα&ERβ)、IGF-1受容体(IGF-IR)の局在および密度に関して、各年代のマウスで比較、検討する準備に入っている。また筋繊維のremodelingを各部位および各年代問で比較、検討するため、細胞増殖マーカーであるブロモデオキシウリジン(BrdU)を腹腔内投与し、上記組織を経時的に採取し、標本作製を進めている。嚥下機構はプログラミングされた精巧な運動によってなされているが、加齢及び廃用による嚥下障害の機序は明らかになっていない。本研究において、加齢による嚥下関連筋群の機能低下に対する性ホルモンの関与が示唆された。作業が標本作製に留まり、その解析・評価に進めていない。また一部の免疫染色で標本作製が成功していない。24年度が最終年度であるため、記入しない。もう一つの課題である去勢モデルマウスおよびホルモン負荷マウスの作成および嚥下関連筋群の解析を並行して進める必要がある。
新しい免疫における感染細菌の排除の機構、異物カプセル化

感染細菌のバイオフィルムの保護皮膜は細菌性と考えられていたが、本研究では宿主側が、細菌塊を封じ込め、カプセル化し、菌塊として排除しようとする働きの解明を目的とした。研究成果の概要は、1.カプセル化に関連する物質:放線菌症病巣の細菌塊を被包するHE染色で塩基好性を示す無構造なプラスチック状の層は、通常みられる中性多糖とは異なり好中球由来のタンパク質や核酸の成分を含有する事が、in vitroでの蛍光標識-微分干渉観察によりが示された。この様な細菌の中に弱抗酸性に染まるものが出現する。吸着量によって弱抗酸性が発現するものと思われた。生体側の反応として感染細菌をカプセル化して塊として隔離している機構が考えられた。通常の結合組織に見られる放線菌症の反応の特徴を与えていると思われる。2.根尖病巣における異物カプセル化現象日本を含むアジアの国々から採取した治療困難とされた多くの根尖病巣試料中に、弱抗酸性を示すA. israeliiおよび類似の細菌、糖非分解性嫌気性グラム陽性桿菌群(Asaccharolytic Anaerobic Gram-positive Rods : AAGPR)などが検出された。蛍光標識-微分干渉による観察により、無構造の有機物に被覆されて菌塊が観察される。密なカプセル形成を伴うバイオフィルムとして治療効果を減少する原因の1つとなっていると思われる。3.カプセル化への対処、3Mix-MP療法3Mix-MP法は、口腔に生息しているすべての細菌種に有効に働く3種の抗菌薬剤の混合物(3Mix)に軟膏状の形態を与えるためのマクロゴールと薬剤運搬の役を担うプロピレングリコールの混合(MP)と3Mixとを練和したものであるが、プロピレングリコールの介在によって3Mixがバイオフィルムを効果的に通過し、殺菌している事が示された。治療困難な根尖病変では感染細菌がバイオフィルム状態で存在し、抵抗性を増していることが示唆されている。通常、細菌自身が作り出す高分子物質が時々の細菌を被覆し、またバイオフィルム全体を覆い、バリアーとして働いていると思われている。この様な治療困難な症例ではActinomyces菌種が検出される頻度が高く、根尖部にActinomycosis(放線菌症)が起こっている可能性が示唆されているが、未だその典型的な病像が示されておらず、明確でない。一方、予備研究により、根尖病巣に弱い抗酸性を示す細菌を見出し、その顕微鏡的観察から、従来とは異なるカプセル化反応を予見している。根尖部Actinomycosisでは、Actinomycesがバイオフィルムとして存在している可能性が強い。平成12年度は、下記の研究成果を得た。(1)根尖病巣の採取:本研究を試料として用いる根尖病巣を、罹患者数が多く外科的処置によって治療することの多い、タイの研究協力者によって採取された。引き続き、試料採取の協力を得る。(2)弱抗酸性菌とActinomyces菌種の検出:日本人、フィリピン人、バングラデシュ人被験者から採取し保存していた歯垢、根尖病巣試料中には、5-12%の弱抗酸性菌が検出され、バングラデシュ人根尖病巣には、いずれの症例にも、Actinomycesが検出された。さらに採取する試料で検討する。(3)カプセル化に関連する物質:動物実験によるActinomyces感染病巣では、細菌塊を被包し、細菌塊を取り巻く好中球から境界している無構造な層はHE染色で塩基好性を示し、通常みられる中性多糖とは異なっていた。塩基好性を示すタンパク質、あるいは核酸を候補としてさらに検討を加える。