hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
手腕振動障害の発症率ゼロに挑む手持ち振動工具の実用化

手腕振動障害の発症要因である振動工具の把持部の振動の低減化を実現するため,同期振動発生機構を搭載した振動ランマおよび電動ハンマの試作機を開発した.電動ハンマに関する研究では,砂の締め固め試験を実施して日振動ばく露量および打撃力の測定結果を行い,制振と励振とを同時に実現可能であることを実証した.より実用的な検討として,セメントレンガの破砕実験を実施し,まだ不十分であるが破砕に成功した.振動ランマに関する研究では,先行研究で開発した試作機の性能向上を図るため,出力の大きなモータを用いたし試作機を新たに開発した.そして,砂の締め固め試験を実施した結果,打撃力が大幅に増大したことを確認した.本研究では,手持ち振動工具への応用に向けた同期振動発生機構の最適設計法を確立するとともに,実用的な性能を達成した実規模モデルを開発することを目的とする.本年度は,先行研究において開発した同期振動発生機構を搭載した電動ハンマと振動ランマの試作機をそれぞれ開発するとともに,その性能について実験と数値計算の両面から検証を行った.まず,電動ハンマへの応用に向けて開発した同期振動発生機構に基づいて,手持ち型試作機の開発を行った.設計にあたっては,詳細な数値計算を実施して系パラメータの最適化を図るとともに,打撃されるロッド部分の機構を工夫した.また,試作機の性能を調べるために,日振動ばく露量と打撃力の測定するための実験システムを構築した.検証実験を行った結果,先行研究の基本モデルで確認した最適な同期振動パターンが,手持ち型試作機においても発生することを確認した.一方,振動子に使用したDCモータの出力が小さかったため,打撃力については実用的なレベルを達成していなかったものの,日振動ばく露量については対策値以下に抑制することができた.次に,振動ランマに対しては,実機と同等レベルの打撃性能の達成を目指して,大型の試作機を開発した.基本的な機構は,昨年度の試作機と同様であるが,加振力を増すため振動子に従来の4倍の出力(60 W)のDCモータを使用した.電動ハンマと同様の実験システムを用いて砂の締め固め試験による性能検証を実施した.その結果,把持部の振動加速度を十分に抑制しつつ,5.0 kN以上の打撃力を達成することができた.電動ハンマへの応用に向けた同期振動発生機構に関する検討では,手持ち型試作機を設計するために,定常周期解(自己同期解)を求める数値解析プログラムを開発するなど,高精度な解析が実施できる環境を整備した.そして,詳細な数値計算結果に基づいて手持ち型試作機を開発することに成功した.検証実験の結果,最適な同期振動パターンの発生や,日振動ばく露量が対策値以下に抑えられることが確認されたことは,今後の研究に繋がる大きな成果である.一方,振動ランマに関する研究では,実用的なレベルの性能を達成するために,次年度予定していた新たな試作機の開発を先行して実施した.新たに製作した試作機では,昨年度よりも大きな加振力を発生できる振動子を搭載しており,打撃力を大幅に増大させることに成功した.さらに,日振ばく露量についても昨年度の試作機よりも小さく押さえられることが確認された.ただし,最適な運動状態を安定的に維持することができなかった.この点については今後の課題である.なお,本年度「音響振動解析システム」を導入して計測チャンネル数を拡張したことにより,日振動ばく露量と打撃力とを同時に計測できるようになり,試作機の定量的な性能評価が可能な状況にある.以上の理由により,本研究はほぼ当初の計画通り進展しているものと判断する.本研究では,手持ち振動工具への応用に向けた同期振動発生機構の最適設計法を確立するとともに,実用的な性能を達成した実規模モデルを開発することを目的とする.本年度は,前年度おいて開発した振動ランマと電動ハンマの試作機を対象として,手腕振動の更なる低減化と打撃性能の向上を図るべく,実験装置の改良を試みた.まず,振動ランマに対しては,昨年度では,実機と同等レベルの性能を有する試作機の開発を試みたものの,搭載したDCモータが破損するなどの問題が生じた.そこで,本年度は,数値計算結果に基づいて系パラメータの変更を試み,再度試作機を製作した.砂の締め固め試験により,性能評価を行った結果,打撃力については測定した範囲で最大1.5 kN以上を達成した.また,日振動ばく露量についても対策値である2.5m/s2以下に抑えることに成功した.しながら,設計変更した機構でもやはり構造的な強度が足りず,打撃力が増大するとDCモータが損傷する結果となった.次に,電動ハンマに対しては,昨年度において開発した試作機において,稼動時に横揺れ振動が発生するという問題を解決するため,打撃機構の改良を試み,新しい試作機を製作した.砂の締め固め試験により,性能評価を行った結果,課題となっていた横揺れ振動の発生を完全に防止することに成功した.さらに,最適な系パラメータや運転条件について調べた結果,押しつけ力や初期クランク角が日振動ばく露量と打撃力に強く影響することを確認した.現在,最適設計法の確立に向けて,継続的な検討を進めている.振動ランマに関する研究では,初年度に引き続いて実機と同等の性能を達成する試作機の開発に取り組んだものの,構造の強度不足のために,試作機が故障したため,目標達成には至らなかった.

そこで,本年度の検討結果を基にして,強度不足を補った試作機を新たに設計した.この設計変更では,DCモータの軸に軸受けを追加して設置することで,打撃時の衝撃に耐え得るように工夫した.現在,その試作機を製作している段階であり,目標達成の見込みは十分にあると考える.一方,電動ハンマに関する研究では,改良した試作機を用いて検証実験を行った結果,制振と励振とを同時に行う運動状態が実現可能であること,ならびに日振動ばく露量が対策値以下に抑えられることが確認された.また,数値計算と実験により,運転条件や系パラメータが機械的性能に及ぼす影響についても検討を行った.今後さらに詳しく検証する予定であるが,一部では最適な設計法についても明らかになりつつ,試作機の更なる性能向上が見込まれる.なお,上述の研究項目の進捗状況に合わせて,数値計算プログラムの開発,並びに実験装置の構築を行っており,実際の使用状況を想定した試作機の定量的な性能評価が実施可能な状況にある.以上の理由により,本研究はほぼ当初の計画通り進展しているものと判断する.労働災害の一種である手腕振動傷害の発症を防止するために,振動ランマと電動ハンマを対象として,工具把持部に生じる振動の低減化を実現する同期振動発生機構を搭載した試作機の開発を行うともに,性能評価と最適設計条件について検討を行った.振動ランマに関しては,昨年度に製作した試作機の問題点を解決するため,振動子の機構の改良を試み,新たな試作機を開発した.そして,性能評価実証を行った結果,日振動ばく露量の対策値以下に抑えつつ,1 kN以上の打撃力を達成することができた.一方,電動ハンマに関しても,昨年度開発した試作機を対象として,打撃力の最大化と日振動ばく露量の最小化を実現する最適設計条件について検討を行った.その結果,試作機の運動状態には押し付け力や初期クランク角が影響し,それらを適正化できるように系パラメータを設定することで,性能向上を図ることが可能となった.さらに,実際にコンクリートブロックの破砕実験を試みた.まだ十分な性能は実現できていないものの,破砕中にも最適な運動状態が実現可能であることを確認した.以上の結果から,本研究で開発した同期振動発生機構を利用すれば,振動抑制と振動利用とを同時実現することができ,手持ち振動工具への利用可能性を実証することができた.試作機の開発にあたっては,安全性を重視して実機よりも出力の小さいモータを使用したが,堅牢な構造を設計し製造できる環境であれば,本研究の試作機をベースとして実用的な装置の開発も十分可能であると考える.手腕振動障害の発症要因である振動工具の把持部の振動の低減化を実現するため,同期振動発生機構を搭載した振動ランマおよび電動ハンマの試作機を開発した.電動ハンマに関する研究では,砂の締め固め試験を実施して日振動ばく露量および打撃力の測定結果を行い,制振と励振とを同時に実現可能であることを実証した.より実用的な検討として,セメントレンガの破砕実験を実施し,まだ不十分であるが破砕に成功した.振動ランマに関する研究では,先行研究で開発した試作機の性能向上を図るため,出力の大きなモータを用いたし試作機を新たに開発した.そして,砂の締め固め試験を実施した結果,打撃力が大幅に増大したことを確認した.平成28年度では,本年度までに達成できなかった研究項目を継続的に実施し,目標が達成された研究項目についてはより一層深化させて同期振動発生機構の実用性と信頼性の向上に努める.具体的な実施内容は次の通りである.
Th17細胞をターゲットとした皮膚疾患の治療

全身性強皮症は原因不明の線維化疾患で、Th17細胞と関連するIL-17Aなどが関与する報告が近年増えている。線維化の機序解明と臨床応用を目指し、皮膚線維化病変におけるIL-17Aの役割を検討した。成長因子投与による皮膚線維化モデルマウスにおいて、野生型と比較してIL-17A欠損マウスで線維化が改善し、炎症細胞の浸潤が軽減した。IL-17Aは、皮膚への直接投与でも持続的な線維化を誘導し、成長因子CTGFの産生増加に関連して慢性の線維化病変の維持にかかわることが示唆された。また、薬剤開発を目指し、IL-17A抑制物質ウルソール酸の投与を試みたが、理想的な濃度や投与法などの改良を要すると考えられた。本年度は、強皮症モデルマウス(成長因子注射モデル)における線維化の機序について、IL-17Aの役割を検討した。野生型と比較してIL-17A欠損マウスにおいては、Transforming growthfactor(TGF)-β投与モデルの線維化が改善することを確認した。しかし、TGF-β投与Connectivetissuegrowthfactor(CTGF)連続投与モデルでは、IL-17A欠損マウスにおいても線維化が持続し改善に乏しい結果が得られた。そこでCTGFに代わりIL-17AをTGF-βに連続投与するモデルを新たに作成し検討したところ、このモデルでも線維化が持続することを確認した。以上より、IL-17AはCTGF産生と関連して線維化病変の形成や維持に関わっている可能性が示唆された。組織標本の検討では、TGF-β投与モデルで、IL-17A欠損マウスにおける線維化改善にかかわらず、病変部へのマクロファージ浸潤の増加を確認した。炎症制御性マクロファージの関連を疑い、CD206陽性細胞を評価したところ、線維化減弱部への浸潤を確認し、このモデルの線維化の改善に制御性マクロファージが関与する可能性が示唆された。TGF-βとCTGFの連続投与モデルでは、IL-17A欠損マウスにおいてリンパ球浸潤の減少を確認した。ほか予定通り、各種強皮症モデルマウスにおけるIL-17A阻害物質の投与実験も平行して行った。また来年度の予定を前倒しして、抗IL-17A抗体の投与による線維化の改善効果の確認を行った。また、線維化病変を改善する薬剤開発を目指して、IL-17A抑制による強皮症モデルの線維化の改善効果の検討も行った。IL-17A抑制物質としてウルソール酸の投与を試みたが、難溶性のためにDMSOや溶媒油滴への至適溶解濃度と、モデルマウスへの投与法の検討に時間を要した。新生児マウス成長因子注射モデルにおいて、皮膚局所への投与や腹腔内への投与を行ったが、技術的ハードルから一定の傾向の結果は得られていない。Bleomycin投与モデルにおいて、腹腔内投与を行ったが、IL-17A抑制系列のマウス死亡率が想定以上に高い結果となり、薬剤投与による感染抵抗性の破綻が考えられた。IL-17A欠損マウスにおいても、強皮症モデルによっては線維化が持続することや、マクロファージ浸潤の増加がみられることなどの興味深い結果を確認した。強皮症モデルの線維化におけるIL-17Aの役割として、線維化の維持に働くCTGFとの関連を示唆する知見が得られた。またIL-17A欠損における線維化改善と制御性マクロファージとの関連を示唆する知見も得られた。線維化におけるIL-17Aの作用機序の解明という本研究の目的に合致して、治療や創薬といった今後の発展性につながる新知見が得られており、結果は意義あるものと考える。しかし、マウスの成育が予定より遅れたため、予定していた研究の一部を次年度に行うこととなり、計画の達成度はやや遅れていると自己評価した。膠原病引き続き、強皮症モデルにIL-17Aを抑制する薬剤の投与を継続し、組織標本やRT-PCRなどを用いて線維化への影響の評価や解析を行う。その結果から、線維化におけるIL-17Aの役割をより詳細に検討し、創薬へ繋がる研究を目指す。今年度はマウスの成育が遅れたため、研究費の未使用額が生じた。また計画の比較的早期の段階で興味深い結果が得られたために病態の評価と検討にも時間を要し、各種サイトカインや薬剤の本年度の実際の使用量は見込みより少なくなった。今後使用する薬剤の購入費用ほかは次年度に繰り越すこととなった。現在マウスの生育は順調であり、次年度は管理するマウス個体数も増え、マウス管理費が高額になる予定である。またマウスに投与する複数の薬剤に加え、サイトカインや抗体などの高額試薬を追加購入する予定である。
Nogo受容体アンタゴニストLOTUSによる嗅索形成機構

嗅覚情報を伝える嗅索(LOT)の形成過程において、LOTUSがNogo受容体(NgR1)の拮抗物質として働き、軸索の束化に寄与することが知られている。NgR1とNogoは成体における神経再生阻害因子として知られているが、発生期における存在意義は不明な点が多い。胎生期のLOTUS遺伝子欠損マウスにおいてLOTの軸索側枝の増加が観察され、NgR1遺伝子欠損マウスとLOTUSとNgR1の両方を欠損させたマウスにおいては減少が観察された。これらのことよりLOTUSがNgR1を拮抗的に制御することによって、軸索側枝形成に寄与することが明らかになった。本研究の目的はLOTUSによるNgR1の制御が、如何にして軸索側枝形成に関連してLOTの形成に寄与しているかを明らかにすることである。(1)LOT全体におけるLOTUS, NgR1, Nogoの発現の解析:マウスの胎生14日目から胎生18日目までのLOTにおけるLOTUS, NgR1, Nogoの発現状況をwhole brain免疫染色を行い調べたところ、LOTにおいて各々の分子の発現を認めた。(2)培養ニューロンにおける軸索側枝形成の解析:LOTUSが軸索内在性のLOTUS, NgR1を制御することにより軸索側枝形成を制御しているのかを調べた。野生型のマウスとLOTUS-KOマウスの培養嗅球ニューロンの軸索側枝の数を計測した所、軸索側枝の数の増加が観察された。またNgR1-KOマウスの培養嗅球ニューロンの軸索側枝の数を計測した所、軸索側枝の数の減少が観察された。このことより軸索内在性のLOTUSとNgR1が軸索側枝の数の調節に関与していることが明らかとなった。更に軸索側枝の数の調節にNogoが関与しているかどうかをNogoのshRNAを挿入したウィルスベクターを用いてNogoのノックダウン実験を行い調べた。野生型のマウスとLOTUS-KOマウスの培養嗅球ニューロンのNogoをノックダウンした所、双方とも同程度に軸索側枝の数が減少した。これにより軸索内在性のNogoがLOTUSと関連して軸索側枝の数の調節を行っていることが明らかになった。次に、LOTUSが軸索外来性のNogoによっても軸索側枝形成を制御しているかを調べた。野生型のマウスとLOTUS-KOマウスの培養嗅球ニューロンの軸索の局所をNogoで刺激しても、新たな軸索側枝が形成されることは無かった。これらの結果より内在性のNogoの制御によって軸索側枝の形成が成されることが明らかになった。嗅覚情報の2次投射伝導路である嗅索(LOT)の形成過程において、LOTUSがNogo受容体(NgR1)のアンタゴニストとして働き、軸索の束化に寄与することが知られている。NgR1とそのリガンドであるNogoは成体における神経再生阻害因子として知られているが、発生期における存在意義は不明な点が多い。本研究ではLOTの形成過程において軸索束形成の後に起こる軸索側枝形成に注目し、LOTUSとNgR1の相互作用が軸索側枝形成にどのように関わるかを明らかにすることを目的とした。LOTUS遺伝子欠損マウスのLOTの軸索側枝を観察した所、野生型と比べて軸索側枝の数の増加が観察され、NgR1遺伝子欠損マウスとLOTUSとNgR1の両方の遺伝子を欠損させたマウスにおいては減少が観察された。また、培養嗅球神経細胞におけるNogoのノックダウン実験においても軸索側枝の減少が観察された。これらのことよりLOTUSがNogo-NgR1シグナリングを通じた軸索側枝形成を制御することによって、LOTの軸索側枝形成に寄与していることが明らかとなった今回の結果は、LOTUSの新たな役割を発見したことと同時に、生体において神経再生阻害因子として治療ターゲットとなるNogoとNgR1の生物学的存在意義の一端を明らかにした。これにより、NogoとNgR1が関与する神経変性疾患や脳損傷との関連性が明らかになる可能性がある。また、神経障害を受けた時に消失した神経機能の再建のための治療法の分子基盤を考える上でも重要である。神経生物学申請書に記述した内容の内、平成25年度に計画した内容の約70%は達成した。それに加え、申請書に記述していない進展があった。今回、計画書に無かったNogoのノックダウン実験を行うことによってLOTの軸索側枝形成におけるNgR1の相互作用相手として内在性のNogoが重要であると確定できた。

これによりLOTUS, NgR1, Nogoの三者の相互作用がLOTにおける軸索側枝形成に重要であると結論づけることができた。当初の計画達成度70%とこれらの予定外の研究進展を合わせて、おおむね順調に進展していると判断した。(1)胎生14日目から18日目の嗅球におけるLOTUS, NgR1, Nogoの量を定量化し、量変動が起きていないかを調べる。whole brain免疫染色では定量性に乏しいので、リアルタイムRT-PCR法やウェスタンブロット法によって調査する。(2)LOT局所におけるLOTUS, NgR1, Nogoの局在を免疫染色法により調査する。(3)LOTUSを過剰発現したトランスジェニックマウスではNgR1の機能が完全に抑制され、NgR1-KOマウスと同様の表現型を得ると予想される。マウスが完成し次第、LOTUS-KOマウスの軸索側枝を解析した時と同様に、胎生18日目のマウスのLOTをDiIトレーシング法によって可視化し、軸索側枝の解析を行う(4)本研究の成果を学会発表および論文発表にて公表する。
社会保障法における「モデル」－多様化・個人化する社会と社会保障法

研究計画初年度にあたる今年度(4月8月19日の廃止日まで)は、本研究計画の研究関心について日本法の文脈で問題意識を改めて明確化することを試みた。特に、社会保障法における世帯モデルや性別による役割分担の考え方と、憲法上の平等原則等との関係について検討を深め、問題提起を行う論文を公刊した。また、フランスで行われた社会保障法の国際比較を行う学会において、日本の医療保険制度について本テーマとも関連する基調報告を行い、フランスをはじめとする外国人研究者との交流を深めた。
アソシエーション・スキームの固有値と有限群の指標

アソシエーション・スキームの指標表に関する色々な問題について多角的に研究した。特に,アソシエーション・スキームが非可換の場合についても,指標表の類似が自然に定義されることがあり,よく知られた例の中にそのようなものが多く存在していることもわかってきた。そこでこれらの指標表について具体的に計算し決定した。また,このような設定の類似として,ファイバーが可換であるコヒアラント配置について,より明解な理論を構成できることに気づいた。これにより,ファイバーが可換であるコヒアラント配置についても指標表やクライン数の一般化が定義できることがわかり,クライン条件が不等式としてでなく,ある行列の半正定値性として定式化できることがわかった。さらに,重複度を用いたアソシエーション・スキームの点の数の上界がファイバーが可換であるコヒアラント配置に対しても類似を定式化することができた。今後はこれらの成果の具体的な応用例を探すこと,またデルサルトによる線型計画法の一般化として知られる半正定値計画法との関連を調査することにしている。また,研究分担者の生田氏と協力して,非対称的なアソシエーション・スキーム上に複素アダマール行列を構成する方法を研究し,具体例を考察することから一般的な構成法を予想した。それによって,エルミート行列ではない非対称複素アダマール行列が非対称的なアソシエーション・スキーム上に構成できることを発見した。これらの研究成果は年度内に論文を投稿し,学会で発表するとともに共著論文を作成し,すでに出版受理されている。当初の計画通り,アソシエーション・スキームの指標表について多角的に研究が進んでおり,定期的に研究分担者と打ち合わせを行って進捗状況を確認している。アソシエーション・スキームの隣接代数に属する複素アダマール行列だけでなく,コアがアソシエーション・スキームの隣接代数に属している複素アダマール行列について,指標表の理論を用いて研究を進めている。また,ファイバー可換なコヒアラント配置について,有限幾何から得られる例について新たな不等式が得られないか調査している。可換アソシエーション・スキームの指標表に関する色々な問題について多角的に研究した。具体的には、アソシエーション・スキームのクラインパラメータと有限群の既約表現のテンソル分解係数の間の関係の明確化と、アソシエーション・スキームの固有値が有限群の指標値と同様に円分体に属するかという問題について、特殊な例について考察し一部肯定的・否定的な研究成果を得た。アソシエーション・スキームが非可換の場合についても、指標表の類似が自然に定義されることがあり、よく知られた例の中にそのようなものが多く存在していることもわかってきた。また、有限群の作用を仮定しないアソシエーション・スキームであっても、強い組合せ論的性質を仮定するとそこに自己同型の存在が導かれることがある。今年度は弱距離正則有向グラフで次数が小さい場合に注目し、そのような事実からグラフの被覆を構成する方法を導出した。また、研究分担者の生田氏と協力して、非対称的なアソシエーション・スキーム上に複素アダマール行列を構成する方法を研究し、具体例を考察することから一般的な構成法を予想した。それによって、標数4のガロア環から実例が構成できることを発見した。この例は研究代表者が25年以上前に研究した非可換アソシエーション・スキームの指標表とも関連することがわかり、当時の研究が役立った。また、この研究成果については学会で発表するとともに共著論文を作成し、すでに出版されている。当初の計画通り、アソシエーション・スキームの指標表について多角的に研究が進んでおり、定期的に研究分担者と打ち合わせを行って進捗状況を確認している。

対称的なアソシエーション・スキームだけでなく、非対称的なものからも複素アダマール行列が得られることがあることがわかったので、今後はさらに研究対象を広げ、非可換アソシエーション・スキームについてもその基礎づけから理論構築を行うことにする。一部の非可換アソシエーション・スキームについても指標表がうまく定義できることがわかってきているので、その中で有用な例を探し、統一的な理論とその応用を研究課題とする。アソシエーション・スキームの隣接代数に属する複素アダマール行列だけでなく,コアがアソシエーション・スキームの隣接代数に属している複素アダマール行列について,指標表の理論を用いて研究を進めている。また,ファイバー可換なコヒアラント配置について,有限幾何から得られる例について新たな不等式が得られないか調査している。研究分担者に他の用務が多く、当初計画した通り出張することができなかったため、旅費の支出が予定より少なかった。研究分担者に他の用務が多く,当初計画した通り出張することができなかったため,旅費の支出が予定より少なかった。
beta-lactam剤耐性Prevotellaのペニシリン結合タンパク質の解析

供試菌のbeta-lactam剤耐性機構を解析するために,まずbeta-lactamase活性をミクロヨード法でampicillin(ABPC)とcefazolin(CEZ)を基質として測定した。beta-lactamaseが耐性に主として関与する範囲をbeta-lactamase活性30mU/ml以上・MIC50ug/mlとして,そこに分布する菌株の割合を求めた。その割合は症例によって異なり,PCGで1757%,ABPCで061%,cefaclor(CCL)で5083%,CEZで057%,aztreonamで050%であったが,cefmetazole,latamoxef,cefteram-pivoxil(CFTM-PI)ではこの割合は低かった。また,imipenemではここに分布する菌株は認められなかった。つぎに,beta-lactamase活性30mU/ml以下・MIC50ug/mlの範囲に分布する菌株では,beta-lactam剤耐性に外膜透過性の障害とpenicillin binding protein(PBP)の親和性の低下が考えられる。外膜透過性の障害はethylendiamintetraacetic acid disodium salt(EDTA)を用いて調べた。EDTA存在下でMICが1/4以下に低下した菌株はPCG,ABPC,CEZ,CCLおよびCFTM-PIで913株認められた。しかし,PBPの親和性の低下については明瞭ではなかった。Bacteroides fragilisのbeta-lactam剤耐性ではPBP1と2が関与することが報告されているが,Prevotellaのbeta-lactam剤耐性ではPBPに関する報告はまだみられない。PBPの精製法と使用するラジオアイソトープの核種なども含めてさらに検討したい。
空間浮遊3D点描画を用いた3D映像システム

ディスプレイやスクリーンが存在しない空間上に表示された点描画とデジタル機器を連携させることにより,表現力豊かな映像コンテンツを空間に映し出すとともに,インタラクションを行うことが可能なシステムを構築する.これを実現するための中心技術が画像認識(画像マッチング)技術である。本研究が対象とする画像マッチングは, (1)発光体, (2)点描画,(3)半透明という従来画像処理/画像理解分野で研究対象とされることの少なかった被写体を対象としたものである.平成28年度は、描画点と雑音(孤立点)の正確な識別、描画点同士の正確な接続、背景に発光体が含まれる場合や鏡面反射の強いオブジェクトが含まれる場合の背景除去、などの基本的な技術については解決することができたが、上述の(1) (3)によって生じる具体的な問題として、(A)Aerial 3D Displayとビデオカメラの周波数の差(非同期性)によって生じるフレーム飛び、(B)Aerial 3D Displayによって描画される点は発光体であり物理的実体を持たないために生じてしまう焦点ぼけ、(C)スマートフォンやヘッドマウントディスプレイの揺れ(手振れ)によって生じる多重描画、などが発生することが明らかとなった。平成29年度は、上述の(A)(C)の問題を解決するための方策について検討を行った。この結果、簡単なロゴ4種については高い精度で認識できることが実証的に明らかになった。平成30年度は、平成29年度の成果を元に、深層学習(ディープラーニング)の導入を試みた。単純に深層学習を導入するだけでは高い認識精度は得られなかったものの、入力部にて複数枚の画像を加重重畳する処理を加えることにより、大幅に精度向上を図ることができた。さらに、成果デモ用としてCG画像の合成を行うシステムを試作した。本年度(平成29年度)は、上述の(A)(C)の問題を解決するための方策について検討を行った。この結果、簡単な天気(晴、曇、雨、雪の4種)のロゴについては高い精度で認識できることが実証的に明らかになった。Aerial 3D Displayによって描画される3D点群の認識は従来技術と異なる諸問題が発生することが予想されたが、それらの問題が、(A)Aerial 3D Displayとビデオカメラの周波数の差(非同期性)によって生じるフレーム飛び、(B)Aerial 3D Displayによって描画される点は発光体であり物理的実体を持たないために生じてしまう焦点ぼけ、(C)スマートフォンやヘッドマウントディスプレイの揺れ(手振れ)によって生じる多重描画、の3つに集約できることを明らかにした。続いて、描画点と雑音(孤立点)の正確な識別、描画点同士の正確な接続、背景に発光体が含まれる場合や鏡面反射の強いオブジェクトが含まれる場合の背景除去、などの基本的な技術については解決することに成功した。以上の後、これらの課題のうち、(B)については、撮影された焦点ボケ画像からリアルタイムで正しい点の位置を推定する手法を考案して実装した。(C)については、1周分の描画周期を推定する手法を考案し実装した。一方、(A)についてはBezier曲線フィッチングを導入した手法を実装することにより、飛びがあってもある程度元の形状が復元できることを実証した。以上の結果、簡単な天気(晴、曇、雨、雪の4種)のロゴについては高い精度で認識できることが実証的に明らかになった。本研究が対象とする画像マッチングは, (1)発光体, (2)点描画,(3)半透明という従来画像処理/画像理解分野で研究対象とされることの少なかった被写体を対象としたものである.平成28年度は、描画点と雑音(孤立点)の正確な識別、描画点同士の正確な接続、背景に発光体が含まれる場合や鏡面反射の強いオブジェクトが含まれる場合の背景除去、などの基本的な技術については解決することができたが、上述の(1) (3)によって生じる具体的な問題として、(A)Aerial 3D Displayとビデオカメラの周波数の差(非同期性)によって生じるフレーム飛び、

(B)Aerial 3D Displayによって描画される点は発光体であり物理的実体を持たないために生じてしまう焦点ぼけ、(C)スマートフォンやヘッドマウントディスプレイの揺れ(手振れ)によって生じる多重描画、などが発生することが明らかとなった。平成29年度は、上述の(A)(C)の問題を解決するための方策について検討を行った。この結果、簡単なロゴ4種については高い精度で認識できることが実証的に明らかになった。平成30年度は、平成29年度の成果を元に、深層学習(ディープラーニング)の導入を試みた。単純に深層学習を導入するだけでは高い認識精度は得られなかったものの、入力部にて複数枚の画像を加重重畳する処理を加えることにより、大幅に精度向上を図ることができた。さらに、成果デモ用としてCG画像の合成を行うシステムを試作した。ディスプレイやスクリーンが存在しない空間上に表示された点描画とデジタル機器を連携させることにより,表現力豊かな映像コンテンツを空間に映し出すとともに,インタラクションを行うことが可能なシステムを構築する.これを実現するための中心技術が, 1.発光体, 2.点描画, 3.半透明という従来画像処理/画像理解分野で研究対象とされることの少なかった被写体を対象とした新しい認識(画像マッチング)技術である.平成28年度は、Aerial 3D Displayによって映し出される点描画コンテンツとスマートフォン,ヘッドマウントディスプレイなどを連携させるための新しい認識手法(画像マッチング手法)の研究を行った。この結果、描画点と雑音(孤立点)の正確な識別、描画点同士の正確な接続、背景に発光体が含まれる場合や鏡面反射の強いオブジェクトが含まれる場合の背景除去、などの基本的な技術については解決することができたが、上述の1. 3.によって生じる具体的な問題として、(A)Aerial 3D Displayとビデオカメラの周波数の差(非同期性)によって生じるフレーム飛び、(B)Aerial 3D Displayによって描画される点は発光体であり物理的実体を持たないために生じてしまう焦点ぼけ、(C)スマートフォンやヘッドマウントディスプレイの揺れ(手振れ)によって生じる多重描画、などが発生することが明らかとなった。これらの問題は互いに関連しており、その解決は容易ではないが、(B)(C)についてはおおよその解決方策が見つかっているため、(A)についても引き続き解決方策を検討することにより、3つの問題すべてを解決することを目指す。研究開始当初から、Aerial 3D Displayによって描画される3D点群の認識は従来技術と異なる諸問題が発生することが予想されたが、それらの問題が、(A)Aerial 3D Displayとビデオカメラの周波数の差(非同期性)によって生じるフレーム飛び、(B)Aerial 3D Displayによって描画される点は発光体であり物理的実体を持たないために生じてしまう焦点ぼけ、(C)スマートフォンやヘッドマウントディスプレイの揺れ(手振れ)によって生じる多重描画、の3つに集約できることを明らかにしたことは、第一段階(初年度の実績)としては大きな成果であると言える。
ボツリヌス神経毒素結合タンパク質NTNHAの体内侵入に寄与する生体分子の解明

非毒非血球凝集素(NTNHA)は、ボツリヌス食中毒の原因物質であるボツリヌス神経毒素(BoNT)に結合するタンパク質である。NTNHAは、BoNTを消化液から保護することで毒素の経口毒性を上昇させることが知られているが、その機能については、不明な点が多い。本研究は、NTNHAの細胞内輸送に関わる分子を解明することを目的としている。本研究の成果は、NTNHAの細胞内輸送には「アクチン-ミオシン」系が関与していることを示唆した。また、NTNHAの細胞内輸送に関わる小胞が明らかとなった。本研究の成果は、ボツリヌス毒素の体内への侵入機構の解明に大きく寄与することが期待される。本年度の研究実績により、ボツリヌスD型NTNHAの細胞内輸送におけるアクチンフィラメントの役割が明らかとなった。すなわち、本研究では、細胞内のアクチンをファロイジンを用いて蛍光染色し、さらに、蛍光染色したNTNHAタンパク質との細胞内局在を解析した結果、アクチンとNTNHAが細胞内に共存していることが示された。さらに、アクチンフィラメント形成の阻害剤であるサイトカラシンDの存在により、NTNHAの細胞内輸送に変化が見られたことから、NTNHAはアクチンフィラメントに沿って細胞内を輸送されていることが明らかとなった。研究の目的としていたNTNHAの細胞内輸送に係わる細胞内器官の同定が明らかとなったことから、概ね順調に進展しているといえる本年度は、ボツリヌスD型非毒非血球凝集素(NTNHA)を特異的に検出するペプチド抗体を作製した。すなわち、D型NTNHAの部分アミノ酸配列を有するペプチドを作製、これを用いてウサギに対して免疫し、その抗血清を得た。得られたペプチド抗体をウエスタンブロッティングに供したところ、NTNHAタンパク質を特異的に検出することに成功した。一方、ラット小腸上皮株化細胞IEC-6に対し、NTNHAを添加し、一定時間経過させた後、NTNHA抗体を用いて蛍光免疫染色法により、NTNHAを検出したところ、細胞内に侵入したNTNHAを検出することにも成功した。昨年度の研究成果と同様、細胞内に侵入したNTNHAは、アクチンフィラメントと共存していることが検出され、NTNHAが、アクチンフィラメントに沿って細胞内を輸送されている可能性が示された。さらに、アクチンフィラメント上の輸送に関わると考えられるミオシン分子の抗体を用いて、「アクチン-ミオシン-NTNHA」の細胞内局在を調べたところ、3者が共存していることが検出され、NTNHAの細胞内輸送には「アクチン-ミオシン」系が関与していることが示された。研究の目的であるNTNHAの細胞内輸送に係る細胞内システムが明らかとなったことにより、細胞内侵入ー細胞内輸送の経路の解明が進んでいるといえる。本年度は、ボツリヌスD型菌由来NTNHAの細胞内輸送に関わる細胞内小器官を明らかにするため、細胞内に侵入したNTNHAと細胞内のRabタンパク質の局在性を明らかにした。大腸菌によって産生された組換え体D型NTNHA(rNTNHA/D)を4°Cにて、ラット腸管株化細胞IEC-6に添加し、30分間インキュベートした後、37°Cで510分間さらにインキュベートした。その結果、rNTNHA/Dは細胞内に侵入した。一方、細胞内のRabタンパク質のうち5種類(Rab4、5、7、9および11)について着目し、それぞれの抗体を用いた蛍光免疫染色によって検出した。その結果、いずれのRabタンパク質もNTNHAの侵入によって増加していることが明らかとなった。さらに、rNTNHA/D抗体とRab抗体を用いた二重蛍光免疫染色によるそれぞれのタンパク質の検出を行ったところ、いずれのRabタンパク質も細胞内に侵入したrNTNHA/Dと共局在していることが示された。本研究で着目したRabのうち、Rab4は細胞膜上の各種受容体のリサイクリングに、Rab5は初期エンドソームの形成、Rab7および9は後期エンドソームからゴルジ体への輸送、Rab11は、リサイクリングエンドソームから細胞膜への輸送に関与していることが示されている。すなわち、本研究の結果から、NTNHAが、細胞膜上の受容体がリサイクルされる際に同時に細胞内に侵入し、初期エンドソーム、後期エンドソームを経て、ゴルジ体へと侵入し、再びリサイクリング経路を経て細胞外に排出される細胞内輸送モデルが示された。アクチンフィラメント以外の細胞内分子や器官とNTNHAの局在を明らかにし、細胞内輸送に係わる分子を明らかにする。また、その結果を基に、分子や器官の機能に影響を与える阻害剤を用いて、その関連性を検証する。

Rabタンパク質抗体を用い、NTNHAの細胞内輸送に係る小胞を特定するとともに、細胞内侵入の上流である細胞内侵入経路についての推測を行い、その特定を行う。分子生物学研究の進展のため、想定よりも消耗品による支出が必要となったこと、さらに、購入予定であった微量分光光度計の使用が次年度であっても差し支えなかったことから、微量分光光度計の購入を次年度に持ち越すため、次年度使用額が生じた。使用する予定であった消耗品の価格低下のため、支出が減少した。次年度使用額は、28年度使用額の一部と合算し、27年度購入予定であった微量分光光度計の購入に当てる予定である。細胞培養に係る消耗品の購入に当て、研究に使用する予定である。
卵管上皮に対する月経と排卵に伴う液性因子の発がん誘導作用の解析

ヒト卵管上皮不死化細胞(immortalized Fallopian Tubal Epithelium,以下iFTE)に対し遺伝子変異を誘導すべく月経血あるいは卵胞液のそれぞれ血球分画、液性分画、内膜細胞分画を添加し、短期的にがん抑制遺伝子TP53発現量の変化、TP53遺伝子変異の有無を観察したが、添加前後において有意な変化を認めなかった。引き続いてin vitro長期添加実験によるTP53発現、変異への寄与に関してin vitro実験系にて評価したが形質転換を確認できなかった。iFTEに対する月経血、卵胞液の添加による遺伝子毒性に関するin vetrogenotoxicitytest(Ames test, mouse lymphoma assay), comet assayによる評価による遺伝子毒性は確認されなかった。月経血、卵胞液の刺激がiFTEのDNA修復経路に与える影響を網羅的に解析し細胞分裂に際して、一定の確率生じるDNA複製エラーの修復シグナルへの月経血、卵胞液の影響を評価する目的で、月経血、卵胞液の添加の有無によって生じる遺伝子発現の変化をmicroarray解析およびpathway解析にて評価を予定していたが、DNA複製エラーの再現性が確認されなかったため、中止した。本研究においてBRCA経路など高悪性度漿液性腺癌、STIC形成に関与が疑われているDNA修復経路に有意な差異を認められず、月経決あるいは卵胞液の発がんに関する遺伝子変異への寄与は証明されなかった。卵巣高悪性漿液性腺癌(HGSC)は卵管由来とする仮説を支持されつつある。TP53変異は必発であるが、変異誘導因子やそれ以外の発癌に必要な因子は解明されていない。一方、疫学研究から低用量ピル使用による排卵抑制や卵管結紮がHGSC発症リスクを低減することが知られており、逆流した月経血や排卵の発癌への関与が示唆される。本研究ではHGSC発癌の初期段階で月経血、卵胞液中に存在する液性因子が1)遺伝子毒性を持ちTP53などの遺伝子変異を誘発する。2)BRCA経路などのDNA修復機構の異常を誘発する。3)TP53変異後の癌形質獲得に影響を及ぼす。という三つの仮説を立て、ヒト卵管上皮不死化細胞(iFTE)や条件特異的遺伝子改変マウスを用いて検討することによりHGSCの新しい予防・治療法の開発に繋がる知見を得ることを目的としている。卵巣高悪性度漿液性腺癌の発癌過程のおける卵胞液、経卵管的逆流月経血の関与をin vitro実験系にて確認するためにヒト卵管上皮不死化細胞(iFTE:immortalized Follopian Tubal Epithelium)を作成した。今後この細胞を用いて卵胞液、経卵管的逆流月経血がどのようにTP53遺伝子、BRCA遺伝子あるいはその他の候補因子に影響し、発癌過程に寄与するか解析を行う予定である。まず背景となるこのiFTEの細胞分子学的特徴の解析、特にTP53発現、変異、BRCA遺伝子状態、癌形質の有無(足場非依存性増殖能、免疫抑制マウスにおける腫瘍形成能)を行っている。研究に費やすことのできる時間が計画当初よりも短くなったためヒト卵管上皮不死化細胞(immortalized Fallopian Tubal Epithelium,以下iFTE)に対し遺伝子変異を誘導すべく月経血あるいは卵胞液のそれぞれ血球分画、液性分画、内膜細胞分画を添加し、短期的にがん抑制遺伝子TP53発現量の変化、TP53遺伝子変異の有無を観察したが、添加前後において有意な変化を認めなかった。引き続いてin vitro長期添加実験によるTP53発現、変異への寄与に関してin vitro実験系にて評価を継続している。月経血、卵胞液の刺激がiFTEのDNA修復経路に与える影響を網羅的に解析し細胞分裂に際して、一定の確率生じるDNA複製エラーの修復シグナルへの月経血、卵胞液の影響を評価する目的で、月経血、卵胞液の添加の有無によって生じる遺伝子発現の変化をmicroarray解析およびpathway解析にて評価中である。現時点でBRCA経路など高悪性度漿液性腺癌、STIC形成に関与が疑われているDNA修復経路に有意な差異を認めておらず、他の経路の関与に関して検討を進めている。ヒト卵管上皮不死化細胞に対する月経血、卵胞液の添加実験において、仮説を示唆する表現型の変化や遺伝子発現・変異の変化が確認されず、長期添加実験に移行しているため実験はやや遅れていると考えられる。また、冬季悪天候に伴い添加するためのサンプル調達が一時困難となったことも成果の遅れに寄与していると考えられる。

月経血、卵胞液の刺激がiFTEのDNA修復経路に与える影響を網羅的に解析し細胞分裂に際して、一定の確率生じるDNA複製エラーの修復シグナルへの月経血、卵胞液の影響を評価する目的で、月経血、卵胞液の添加の有無によって生じる遺伝子発現の変化をmicroarray解析およびpathway解析にて評価を予定していたが、DNA複製エラーの再現性が確認されなかったため、中止した。本研究においてBRCA経路など高悪性度漿液性腺癌、STIC形成に関与が疑われているDNA修復経路に有意な差異を認められず、月経決あるいは卵胞液の発がんに関する遺伝子変異への寄与は証明されなかった。研究を遂行するために必要な時間、人員を確保するため関係部署と交渉する。添加実験に必要なサンプル調達は順調になったため、長期添加実験においても今後の実験はスケジュール通りに遂行可能と考えられる。予定していた人件費を使用しなかったために次年度使用額が生じた効率的な予算執行のため端数が生じた。次年度は研究計画を遂行するために必要な試薬購入、学会参加等に充てる。研究を推進するため必要な物品購入に充てる。
交感神経に随伴するシュワン前駆細胞の他種細胞分化の検証とその分子基盤

我々は最近、交感神経線維に随伴するシュワン前駆細胞が、自律神経分化能の指標であるタンパク質・Phox2Bを発現することを発見した。また生体内において、これらが肢芽に内在する未知の細胞群を形成している可能性を発見した。しかしこれら細胞の発生起源や動態、およびその生理機能は依然不明である。さらにこうした細胞が、体内の別の組織構築にも寄与しているのかどうかも不明である。本研究はこれら交感神経随伴シュワン前駆細胞に着目し、その遺伝学的系譜解析や各種変異マウスにおける表現型解析、マイクロアレイ解析などを通して、これら細胞が組織構築に果たす役割およびその分子基盤の解明を目指す。
ゼブラフイッシュ・メダカ胚操作による神経機能解析

三品昌美(東京大学大学院医学系研究科薬理・分子神経生物学)らはtrimethylpsoralen(TMP)がゼブラフィシュに高頻度で変異体を生じることをみいだした。そして知覚神経突起の異常を起こすedawakare遺伝子を見出し解析した。若松祐子(名古屋大学生物分子応答研究センター)らは、メダカ卵の核移植法をもちいて、個体発生を調べた。32%がドナー遺伝子を発現し、4%が生体まで成長した。中安博司(岡山大学理学部生物学)らは、ゼブラフィシュ単離脳を培養し、その神経科学的有効性を、組織化学法を用いて解析した。岡本仁(理化学研究所脳科学総合研究センター発生遺伝子制御)らは、知覚および運動神経の神経回路網形成にIslet-2が関係していることを、LIM/homeodomainの過剰発現により見出した。三木直正(大阪大学大学院医学系研究科情報薬理学)らは、新規のzfhファミリーの転写因子を見出し、これが、背腹軸形成に関与していることを、過剰発現実験により見出した。上野直人(岡崎国立共同研究機構基礎生物学研究所発生生物学)らは、BMPが、外胚葉形成に関係していることを見出した。すなわち、MBPは、腹側に働き上皮を、背側に働き神経分化を抑制する。武田洋幸(名古屋大学大学院理学研究科生命理学)らは、神経形成に2つの経路があることを見出した。一つは、organizer factorsでBMPと結合する。他は、後神経を誘導するFGFで、BMPと結合する。山形要人(東京都神経科学総合研究所分子神経生物学)らは、新しい最初期遺伝子のarcadlinを見出した。これは、LTPや電気ショックで誘導され、Cadherinほホモロジーがある。シナプスの可塑性に関係していると考えられる。平成8年12月3日に、大阪大学医学部共同研セミナー会議室にて、以下のプログラムで、研究発表と討論を行った。1、二階堂昌孝、上野直人(北海道大・薬)BMPによる中胚葉と外胚葉のパターン形成2、若松佑子(名古屋大・生物分子応答研)メダカ培養胚細胞の性質3、安藤秀樹、三品昌美(東京大・医)ゼブラフィッシュの高頻度変異法4、岡本仁(慶応大・医)中脳・小脳の形成におけるIslet-3の役割5、武田洋幸(名古屋大・理)ゼブラフィッシュ初期胚における頭部領域の決定機構6、中安博司(岡山大・理)セブラフィッシュの脳の発達とオリゴデンドロサイト・マ-カ7、山形要人(東京都神経研)神経特異遺伝子のゼブラフィッシュ胚への導入8、金哲煕、三木直正(大阪大・医)ゼブラフィッシュ神経形成とNotch3の発現上野は、BMP-2とBMP-4の中・外胚葉における発現パターンを示した。若は、メダカES様細胞の性質について報告した。三品はENUによる変異体の作製について報告した。岡本は変異Islet-3による眼球欠損動物の報告をした。武田はHead organizerの性質を移植実験により示した。中安は神経径に特異的なモノクロナール抗体の単離と抗原の性質について示した。山形は最初期遺伝子のRhebとゼブラフィッシュへの遺伝子導入について報告した。三木は、Notch3が神経板形成に関係していることを示した。12月22日、阪大医学部にて、班会議を行った。発表内容の要旨を以下に記載する。武田らは、Zebrafish初期胚における神経系の前後軸形成機構をmRNA注入と細胞移植法を用いて調べた。前後軸形成のシグナルは非中軸中胚葉からでていることが判明した。

この研究は、従来のオ-ガナイザー(中軸中胚葉)からのシグナルを中心とした神経誘導モデルに修正を迫るものとなっている。三品らは、DNA架橋試薬TMPでゼブラフィッシュ精子を処理することにより、変異を誘発できることを見出した。ある特定遺伝子座の変異誘発頻度は、0.5%という高頻度の結果が得られた。また、小規模の2世代スクリーニングでもTMP変異法が効率的であることが示された。本法は遺伝子の単離が容易でかつsaturation mutagenesisが可能なゼブラフィッシュ変異法となると思われる。上野らは、ZebrafishよりBMP-2,4のcDNAを単離し、初期発生過程における機能を解析した。この結果これらの発現は腹側中胚葉に限局していること、また過剰発現により中胚葉の腹側化が引き起こされることから、中胚葉の腹側化因子として作用していることが示唆された。このことから、ZebrafishとXenopusで、初期発生過程のパターン形成の基本的メカニズムは保存されていることが明らかとなった。岡本らは、islet-2のLIB domainを注入すると、知覚神経の樹状突起の形成が起こらなくなることを見出し、cell automonousに働く遺伝子であると推察された。三木らは、Zebrafishから新しいprotocadherinファミリーのcDNAをクローニングし、その発現パターンが神経系に限局していることを示した、若松らは、メダカで核移植によるクローン作製を試みた。胚細胞核を未受精卵に注入し、発生させたところ、5%の個体がドナー系統のマーカーを持ち、かつ正常に発生、孵化した。これらの多くが成魚にまで成長した。このことから、細胞核を移植するための方法が確立できたと考えられる。また、リポフェクションにより、GFP遺伝子をES様細胞に導入するための条件を調べた。三品昌美(東京大学大学院医学系研究科薬理・分子神経生物学)らはtrimethylpsoralen(TMP)がゼブラフィシュに高頻度で変異体を生じることをみいだした、そして知覚神経突起の異常を起こすedawakare遺伝子を見出し解析した。若松祐子(名古屋大学生物分子応答研究センター)らは、メダカ卵の核移植法をもちいて、個体発生を調べた。32%がドナー遺伝子を発現し、4%が生体まで成長した。中安博司(岡山大学理学部生物学)らは、ゼブラフィシュ単離脳を培養し、その神経科学的有効性を、組織化学法を用いて解析した。岡本仁(理化学研究所脳科学総合研究センター発生遺伝子制御)らは、知覚および運動神経の神経回路網形成にIslet-2が関係していることを、LIM/homeodomainの過剰発現により見出した。三木直正(大阪大学大学院医学系研究科情報薬理学)らは、新規のzfhファミリーの転写因子を見出し、これが、背腹軸形成に関与していることを、過剰発現実験により見出した。上野直人(岡崎国立共同研究機構基礎生物学研究所発生生物学)らは、BMPが、外胚葉形成に関係していることを見出した。すなわち、MBPは、腹側に働き上皮を、背側に働き神経分化を抑制する。武田洋幸(名古屋大学大学院理学研究科生命理学)らは、神経形成に2つの経路があることを見出した。