hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シアン耐性呼吸経路阻害剤で誘発された雄性不稔性の発現機構

本研究はシアン耐性呼吸阻害剤で誘発される雄性不稔性の発現機構を明らかにすることを目的として、まず第1に、種子の発芽時の処理によっても誘発される現象について検討した。種子の発芽初期にはチトクロム系の呼吸と共に、シアン耐性呼吸系の活性が増大するが、この時阻害剤を処理してこのシアン耐性呼吸の高まりを阻止したところ、開花した植物体の中に不稔個体の出現を認めた。この現象の遺伝性については当該期間中には結論が出ず、なお研究を継続しているが、もし遺伝性が明らかになれば、さらに分子生物学的手法などを駆使してその発現機構の詳細に追ることが出来る。この種子の発芽時の処理によって誘発した雄性不稔個体について、葯の呼吸活性を比較したところ、全呼吸に占めるシアン耐性呼吸の割合が低い傾向が見られたが、シアン耐性呼吸そのものの活性はほとんど同じであった。葯中の花粉を極力除去したので、このシアン耐性呼吸活性は葯壁の活性を反映しているものと考えられ、チトクロム系の活性とのバランスが重要であるのかもしれない。他方、カブの肥大根とカリフラワーの花蕾から無傷のミトコンドリアを単離して、in vitroでタンパク合成に及ぼすシアン耐性呼吸阻害剤の影響を見たところ、カリフラワーから単離したミトコンドリアはカブに比べて、当阻害剤に極めて感受性を示し、タンパク合成を低下させた。従って、花芽分化後の胞子体組織では組織特異的にシアン耐性呼吸がその機能維持に重要な役割を果たしているのかもしれない。その他、小胞子初期にタペート細胞でフェニルプロパノイド系(特にフラボノイド類)の生合成が活発に行われないと不稔花粉を生じる可能性を示した。本年度の研究計画のうち、まず、in vitroでのミトコンドリアの転写・翻訳に対するシアン耐性呼吸阻害剤の影響をカリフラワ-の花序を用いて調べた。本阻害剤の存在下で、蛋白合成への^<35>Sーメチオニンのとり込み量がかなり増大したが、これは新しい蛋白が合成されたのではなく、既存の蛋白の合成量が増大したものであった。現存するミトコンドリア遺伝子が活性された可能性が考えられる。次に、種子の発芽時に本阻害剤を処理した時、花に雄性不稔性が誘発されるかどうかを種々の植物種で検討した。澱粉貯蔵型種子と脂質貯蔵型種子の区別では、発芽・生育に対する阻害が大きく、効果を検討するには至らなかったが、アブラナ科の大根・菜類では、ブロッコリ-同様不稔性が認められ、興味あることに、その変異は個体により連続的であった。この発芽吸水時の本阻害剤の処理は、呼吸測定の結果、ほぼ完全にシアン耐性呼吸を阻害していたが、その後、水で発芽させていくと、徐々に回復した。葉のシアン耐性呼吸も変異個体葉で低い傾向がみられた。この様に、シアン耐性呼吸は、花の雄性不稔性の発現に関与している可能性が示唆される。不稔花粉で欠失する物質の同定については、花粉の分画法を開発中であり、特にフラボノイド物質に注目して、物質の同定を急いでいる。又、本変異の遺伝性解析のたるにF2種子を得て、現在F2植物体を育成している。花の開発を待って、調査する。本年度は、ブロッコリーの種子発芽時にシアン耐性呼吸経路阻害剤を処理して誘発された雄性不稔個体を用いて、不稔性の生理・生化学的発現機構にアプローチすることを試みた。まず、花粉の発育初期の葯(未熱葯)の呼吸に占めるシアン耐性呼吸の割合を酸素電極を用いて測定したところ、有意な差異は認められなかったものの、変異系統では、正常系統よりシアン耐性呼吸の割合が低い傾向が認められた。次に、この時期の葯を集めて粗ミトコンドリアを分画し、シアン耐性呼吸経路の最終酵素のモノクローナル抗体を用いて、イムノブロット分析を試みた。

ブロッコリーの葯には、かなりの量の本酵素が存在することが予測されたが、その程度や不稔性との関係など、詳しい検討は今後に残された。細胞質雄性不稔性系統のブロッコリーでは、小胞子初期の葯でフェニルアラニンアンモニアリアーゼ活性が正常系統より低く、そのことが不稔花粉の増大と関係している可能性を報告(育種学雑誌41,別1:446-447)したが、当変異系統の葯でも有意に活性が低かった。また、細胞質雄性不稔性系統のブロッコリーの小胞子初期の葯で、エチレンが正常系統より有意に発生している現象を認めたが、当変異系統でも同様にエチレンの多量の発生を認めた。このように、シアン耐性呼吸経路阻害剤で誘発された変異系統は細胞質雄性不稔性と同様の生理的傾向を示し、その発現機構を考える上で興味が持たれる。本年度の研究計画との関係では、まず、シアン耐性呼吸阻害剤で誘発された雄性不稔変異体についてミトコンドリア遺伝子の改変の有無を検討した。葉からゲノミックDNAを単離し、特にメチル化された箇所で切断できる制限酵素を含む各種制限酵素を用いて消化し、既知のミトコンドリア遺伝子(atpa,atp9,atp6,coxII etc)をプローブとしてサザンハイブリダイゼーションを行い、ハイブリする断片長の比較を行った。しかしながら、コントロール植物体との間に差異は認められず、ミトコンドリアの構造遺伝子には変異を生じていないようであった。遺伝子の調節領域に変異を生じているのかもしれないが、現時点での検証は困難である。次に、昨年、不稔葯からのエチレンの発生について報告したが、エチレンの生合成経路には、ポリアミンと前駆体を共有する経路が存在する。そこで、エチレンを測定したのと同じ部位の組織を用いて、ポリアミンの量を比較した。対照には細胞質雄性不稔系統(CMS)の組織を用いた。カブとブロッコリーでは未熟葯と成熟葯の両方で、ポリアミンの中でもプトレシンの量が有意に正常系統よりCMS系統で低かった。しかし、組み合わせの異なる大根(ogura細胞質)でははっきりした傾向はなく、当研究室で育成したDiplotaxis muralisの細胞質を用いたCMSに特徴的なのかもしれない。エチレンの阻害剤を処理しても不稔型から正常型への変化は見られない。エチレンの発生は原因と云うよりなにかの結果なのかもしれない。今年で本課題は終了するが、遺伝性の問題など期間中に終了できず、なお継続中の研究がある。結果が出次第論文にまとめて行くつもりである。
GTP駆動タンパク質輸送の分子機構

酵母の小胞体からゴルジ体への小胞輸送には,Sar1pという低分子量GTP結合タンパク質が必須である.このSar1pの機能を解明していくために,無細胞輸送系による解析を進めた.昨年度に開発した小胞体よりの輸送小胞形成のアッセイに加え,一旦細胞質に放出された輸送小胞を分離・精製し,再びゴルジ体を含む膜系に戻すことによってゴルジ体へのターゲティング反応を試験管内で再構成することに成功した.このチェイス反応では,sec12ts変異の影響は見られず,Sec12pが小胞の形成反応に特異的に機能していることが示唆された.また,Sar1pに対するGAP活性をもつSEC23遺伝子の変異では,小胞の形成活性は完全には失われておらず,さらにSar1pの添加によってその損傷が抑圧された.われわれは,昨年度に,Sar1p・GTPγSを用いた実験から,Sar1pによるGTPの水解は輸送小胞の形成以降に必要であるというモデルを提唱しているが,上記の実験事実はさらにこれを強く支持するものである.in vitro mutagenesisによって,これまでに変異型Sar1pをいくつか作成しているが,大腸菌の発現系を用いて,タンパク質の精製法を確立した.現在までに,劣性の温度感受性を示すもの,および優性致死の性質を示すもののいくつかについて,精製標品を得ることができたので,それぞれのGTP結合能,GTPase活性,およびin vitro輸送活性を検討中である.また.劣性変異については,染色体上に組込ませることによって安定な変異株を作成し,in vivoでの解析を進める一方,その変異を抑圧する新しい遺伝子のスクリーニングも開始している.酵母の小胞体からゴルジ体への小胞輸送には,Sar1pという低分子量GTP結合タクパク質が必須である。このSar1pの機能を詳細に解析するために,無細胞輸送系の開発と変異株の作成を行った。まず,無細胞輸送反応については,小胞体からゴルジ体への輸送全体を測定に加えて,小胞体からの輸送小胞の形成反応を定量することを試みた。セミインタクト細胞にATPとサイトゾルの存在下で基質の[ ^<35>S]プレプロα因子を加えると,まず小胞体の膜透過が起こって小胞体型の分子種が形成される。次に小胞体型の分子種は,輸送小胞に詰めこまれて一旦細胞質中に放出される。この段階で中速の遠心を行うと,小胞体とゴルジ体を含むセミインタクト細胞と,輸送小胞が分離できることがわかった。この輸送小胞をふたたびセミインタクト細胞に戻して,ゴルジ体との融合が起こるかどうか現在検討中である。少なくとも,小胞体ーゴルジ体間輸送の初期過程である輸送小胞の形成を,一つの素反応として定量する方法が開発できたと考えている。また,Sar1pを大腸菌発現系を用いて精製し,この無細胞系でアッセイすることができるようになった。興味深いことに,Sar1p・GTPγSは,輸送小胞の形成反応には正常であるが,ゴルジ体への移行の活性は全く示さず,Sar1pによるGTPの加水分解が,輸送小胞形成以降の何らかのステップに必要とされることが明らかになった。また,in vitro mutagenesisの方法によって,SAR1の温度感受性変異株を2株分離することができた。現在その変異の性質を,in vivo,in vitroで解析中である。これらの変異株は,無細胞輸送系などを用いた生化学的解析に有効であるばかりでなく,サプレッサ-遺伝子の分離・同定という,強力な酵母分子遺伝学を推し進めていくにあたって,きわめて重要な武器となるものである。酵母の小胞体からゴルジ体への小胞輸送には,Sar1pという低分子量GTP結合タンパク質が必須である.このSar1pの機能を解明していくために,無細胞輸送系による解析を進めた.昨年度に開発した小胞体よりの輸送小胞形成のアッセイに加え,一旦細胞質に放出された輸送小胞を分離・精製し,再びゴルジ体を含む膜系に戻すことによってゴルジ体へのターゲティング反応を試験管内で再構成することに成功した.このチェイス反応では,sec12ts変異の影響は見られず,Sec12pが小胞の形成反応に特異的に機能していることが示唆された.また,Sar1pに対するGAP活性をもつSEC23遺伝子の変異では,小胞の形成活性は完全には失われておらず,さらにSar1pの添加によってその損傷が抑圧された.われわれは,昨年度に,Sar1p・GTPγSを用いた実験から,Sar1pによるGTPの水解は輸送小胞の形成以降に必要であるというモデルを提唱しているが,上記の実験事実はさらにこれを強く支持するものである.in vitro mutagenesisによって,これまでに変異型Sar1pをいくつか作成しているが,大腸菌の発現系を用いて,タンパク質の精製法を確立した.現在までに,劣性の温度感受性を示すもの,および優性致死の性質を示すもののいくつかについて,精製標品を得ることができたので,それぞれのGTP結合能,GTPase活性,およびin vitro輸送活性を検討中である.また.劣性変異については,染色体上に組込ませることによって安定な変異株を作成し,in vivoでの解析を進める一方,その変異を抑圧する新しい遺伝子のスクリーニングも開始している.
走運動による発達神経症モデルラットの記憶消去にAMPキナーゼ経路は関与するか

本研究では,記憶獲得後の運動による記憶過程の変化について検討する。本年度はWistar系ラットの選択交配によってモリス水迷路課題における学習・記憶能力の低い系のモデルラットの作製を7世代進めた。810週齢時にビデオトラッキングシステムを用いてモリス水迷路課題を1日当たり4試行,5日間実施し,各試行は4ヵ所のランドマークのいずれかよりスタートした。プラットフォーム上に静止した場合を成功試技とし,試行時間は最大60秒間とした。6日目にはプラットフォームを取り除いたプローブテストを60秒間実施し,プラットフォームが存在したエリアの滞在時間を測定した。これらの結果を基に学習・記憶能力をスコア化し,1213週齢時に最もスコアの低い兄妹で兄妹交配を行った。交配後,雄ラットの海馬を摘出し,Western BlottingによってAMPKαとPGC-1α蛋白発現を検討した。通常のWistar系ラットについても同様に測定を行なった。その結果,学習・記憶能力の低い系のラットは通常のWistar系ラットに比べ,モリス水迷路課題の潜時が有意に長く,学習能力の低下が認められたが,プローブテストにおいてはプラットフォームが存在したエリアの滞在時間に有意差は認められなかった。また,学習・記憶能力の低い系は通常のWistar系ラットに比べ,海馬でのAMPKαとPGC-1α蛋白発現が低値を示しておりミトコンドリア機能異常が示唆された。ラットの生殖能力の低下が認められ,研究に使用するモデルラットを十分に得られず,走運動の実施とAMPK活性化剤の投与までに至らなかった。戻し交配を行い研究に使用するラットを確保し,走運動の実施またはAMPK活性化剤の投与によって脳のAMPK経路が活性化するかどうか検証する。本年度はWistar系雌雄ラットを祖父母世代として1匹づつ購入し,選択交配によってモリス水迷路課題における学習・記憶能力の高い系と低い系のモデルラットの作製を3世代進めた。これらの結果を基に学習・記憶能力をスコア化し,1213週齢時に最もスコアの高い兄妹及び最もスコアの低い兄妹で兄妹交配を行った。その結果,学習・記憶能力の高い系の3世代目は1世代目に比べ,モリス水迷路課題において3日目(p<0.05)と4日目(p<0.01)の潜時が有意に短く(p<0.05),学習能力の向上が認められつつあった。しかし,プローブテストにおいてはプラットフォームが存在したエリアの滞在時間は3世代目と1世代目で有意差は認められなかった。学習・記憶能力の低い系の3世代目は1世代目に比べ,モリス水迷路課題において1日目(P<0.01)の潜時が有意に長く,学習能力の低下が認められつつあった。モデルラットに対する走運動の実施とAMPK活性化剤の投与までに至らなかった。本年度は昨年度から引き続きWistar系ラットの選択交配によってモリス水迷路課題における学習・記憶能力の高い系と低い系のモデルラットの作製を6世代進めた。交配後,雄ラットの海馬を摘出し,Western BlottingによってPGC-1α蛋白発現を検討した。また,学習・記憶能力の低い系は通常のWistar系ラットに比べ,海馬でのPGC-1α蛋白発現が低値を示しておりミトコンドリア機能異常が示唆された。学習・記憶能力の高い系についてのデータ解析までに至らなかった。

これらの結果を基に学習・記憶能力をスコア化し,1213週齢時に最もスコアの低い兄妹で兄妹交配を行った。交配後,雄ラットの海馬を摘出し,Western BlottingによってAMPKαとPGC-1α蛋白発現を検討した。通常のWistar系ラットについても同様に測定を行なった。その結果,学習・記憶能力の低い系のラットは通常のWistar系ラットに比べ,モリス水迷路課題の潜時が有意に長く,学習能力の低下が認められたが,プローブテストにおいてはプラットフォームが存在したエリアの滞在時間に有意差は認められなかった。また,学習・記憶能力の低い系は通常のWistar系ラットに比べ,海馬でのAMPKαとPGC-1α蛋白発現が低値を示しておりミトコンドリア機能異常が示唆された。ラットの生殖能力の低下が認められ,研究に使用するモデルラットを十分に得られず,走運動の実施とAMPK活性化剤の投与までに至らなかった。モデルラットに対する走運動の実施またはAMPK活性化剤の投与によって脳のAMPK経路が活性化するかどうか検証する。戻し交配を行い研究に使用するラットを確保し,走運動の実施またはAMPK活性化剤の投与によって脳のAMPK経路が活性化するかどうか検証する。進捗状況に合わせ試薬の購入を一部見合わせたため。(理由)進捗状況に合わせ試薬の購入を一部見合わせたため。(使用計画)試薬を購入する。(理由)進捗状況に合わせ試薬の購入を見合わせたため。試薬を購入する。
分子量制御とブロック共重合を可能にする直接的アリール化重合法の開発

本研究は、高分子半導体のアトムエコノミカルな合成手法を精密重合へと進化させる技術開発を行うことを目標とする。触媒移動型連鎖縮合重合は、クロスカップリング反応を形成する金属錯体触媒が主鎖中を分子内移動することで、重縮合で合成されるπ共役高分子がリビング重合のように合成され、高分子半導体の分子量制御やブロック共重合化が実現できる。一方、直接的アリール化重合では、芳香族モノマーのC-H結合を直接反応点として利用しクロスカップリング反応を進行させることにより、π共役高分子のアトムエコノミカルな合成が実現できる。しかし、従来の直接的アリール化重合では、芳香族モノマーのC-H結合の活性化に100°C以上の高温条件を必要とする。そのため、高温条件では精密な触媒移動を伴う触媒反応系の制御が妨げられるため、必然的に高分子半導体の分子量や分子分布を制御することは困難である。そこで本年度は、モノマーの活性化による常温での直接的アリール化重合に取り組んだ。チアゾールユニットをN-オキシド化することで、隣接する2-位のC-H結合部位の酸性度を高めたモノマーを設計・合成した。その結果、低温でも容易に脱プロトン化されて高効率なメタル化反応が進み、室温における直接的アリール化重合の進行が確認された。得られたポリマーのN-オキシド基は、還元剤で定量的に脱離できることも確認された。得られたポリマーの化学構造はNMRにより解析し、C-H結合の位置選択的な活性化が達成できていることが確認され、構造制御されたポリマーが合成できた。複素環ユニットをN-オキシド化することで、従来必須であった高温条件を必要とせずに、常温での直接的アリール化重合が達成できた点は大きな進展といえる。対象モノマーの特定のC-H結合の反応性を選択的に高めることによって、温和な反応条件での直接的アリール化重合が可能であることが明らかとなった。これにより、本研究の目標の一つは概ね達成できたと判断される。さらに、導入したN-オキシド基は、重合後の還元反応でほぼ定量的に脱離可能であることも確認できたことから、重合反応の効率化のために有用なモノマーの設計指針を提供できたと判断する。H30年度の研究成果に基づき、特定のC-H結合を優先的にメタル化する助触媒を導入した2元系触媒を活用し、芳香族モノマーを低温で活性化させる反応系の構築を行う。また、この触媒反応を非対称なAB型モノマーの重合に適用することで、直接的アリール化重合を触媒移動型連鎖縮合重合へと展開し、高分子半導体の分子量制御とブロック共重合を可能にする合成技術の開発を進める。
アルミニウム粉混入樹脂を結合剤とする高性能研削砥石の試作研究

研削加工においては,研削点で発生する研削熱の一部は研削油剤及び切り屑に持ち去られるが,残部は砥石と工作物に流入する.この場合砥石の熱伝導性が良ければ,研削温度は低下し工作物への熱の流入割合は小さくなるから,加工精度及び加工面特性は向上し,高品質研削加工が実現可能とする.そこで本研究ではレジノイド砥石の結合剤中に熱伝導性が高いアルミニウム粉を混入し,また無気孔とすることによって,熱伝導性の高く,また切れ刃支持剛性などの機械的特性の良好なレジノイド砥石(APPLE砥石)を開発した.このAPPLE砥石を用いて研削加工における砥石と工作物に流入した研削熱を温度分布と熱変形の観点から検討した.砥石と工作物の接触弧内に発生する研削熱は,工作物を熱変形させるのみならず,多かけ少なかれ研削砥石に流入し,砥石をも同様に熱変形させていると考えられる.この砥石の熱変形は砥石と工作物との実干渉量を変化させ,寸法生成過程に影響を及ぼすと考えられる.従って, APPLE砥石を用いた研削加工の高精度化を達成するためには,工作物の熱変形とともに砥石の熱変形をも考慮する必要がある.そこで,本研究では空気マイクロメータを用いて停止の熱変形量を砥石台の急速バック方式で工作物の熱変形量をそれぞれインプロセスで測定し,その変化過程について解析した.その結果,砥石と工作物の熱変形速度を考慮すると,研削熱の発生が顕著な円筒プランジ賢察過程における寸法生成過程は従来のそれとは異なる様相を示すことを明らかにした.さらに,ビトリファイド結合剤,従来のレジノイド結合剤及び本研究のAPPLE結合剤を用いた砥石で研削実験を行ない結合剤の種類による砥石の熱変形量の差異を比較検討し, APPLE砥石は高熱伝導性のため,従来のレジノイド砥石に比べ砥石の熱変形量は格段に小さく高精度研削加工に適用可能な砥石であることを明らかにした.研削加工においては,研削点で発生する研削熱の一部は研削油剤及び切り屑に持ち去られるが,残部は砥石と工作物に流入する.この場合砥石の熱伝導性が良ければ,研削温度は低下し工作物への熱の流入割合は小さくなるから,加工精度及び加工面特性は向上し,高品質研削加工が実現可能とする.そこで本研究ではレジノイド砥石の結合剤中に熱伝導性が高いアルミニウム粉を混入し,また無気孔とすることによって,熱伝導性の高く,また切れ刃支持剛性などの機械的特性の良好なレジノイド砥石(APPLE砥石)を開発した.このAPPLE砥石を用いて研削加工における砥石と工作物に流入した研削熱を温度分布と熱変形の観点から検討した.砥石と工作物の接触弧内に発生する研削熱は,工作物を熱変形させるのみならず,多かけ少なかれ研削砥石に流入し,砥石をも同様に熱変形させていると考えられる.この砥石の熱変形は砥石と工作物との実干渉量を変化させ,寸法生成過程に影響を及ぼすと考えられる.従って, APPLE砥石を用いた研削加工の高精度化を達成するためには,工作物の熱変形とともに砥石の熱変形をも考慮する必要がある.そこで,本研究では空気マイクロメータを用いて停止の熱変形量を砥石台の急速バック方式で工作物の熱変形量をそれぞれインプロセスで測定し,その変化過程について解析した.その結果,砥石と工作物の熱変形速度を考慮すると,研削熱の発生が顕著な円筒プランジ賢察過程における寸法生成過程は従来のそれとは異なる様相を示すことを明らかにした.さらに,ビトリファイド結合剤,従来のレジノイド結合剤及び本研究のAPPLE結合剤を用いた砥石で研削実験を行ない結合剤の種類による砥石の熱変形量の差異を比較検討し, APPLE砥石は高熱伝導性のため,従来のレジノイド砥石に比べ砥石の熱変形量は格段に小さく高精度研削加工に適用可能な砥石であることを明らかにした.本年度の研究計画に記載したアルミニウム粉混入無気孔レジノイド砥石の試作およびPVA砥石を用いた新しいドレッシング法の確立はほぼ所期の目的を遂行でき、実用に供することが可能になったので、試作された砥石を用いて研削加工実験を行うとともに、高精度研削を行うにあたって問題になると考えられる研削砥石の熱変形量についても実験的解明を行った。本年度の研究で得られた主な結論は以下の様である。1.アルミニウム粉を混入した無気孔レジノイド砥石は熱伝導率が向上する。2.アルミニウム粉の混入および無気孔化によって砥石の弾性率は向上する。3.PVA砥石を用いたドレッシング法によって砥石の目出しを効果的に行うことができる。4.アルミニウム混入率を増加させると研削抵抗,砥石摩耗,各種切残し量などを減少させることができる。5.アルミニウム混入率を増加させると定常研削状態ににおける粗さは増加するが,スパークアウト完了後の仕上面粗さは小さくなる。6.ノズル固定式の複回路差圧式空気マイクロメータを用いて1研削サイクル中の砥石の熱変形量をインプロセスで測定した結果、過渡,定常,スパークアウト研削状態でそれぞれ増加,一定,減少の変化を示す。7.砥石の熱変形量は工作物の熱変形量の約半分程度であり、高精度研削を行う際には無視することができない。

8.過渡研削状態では砥石と工作物の熱変形速度が急激に増大し、これが研削抵抗のオーバーシュート現象と寸法生成速度が有効プランジ速度を超過する現象を発生させる。今後はこの砥石を用いて、高能率・高精度プランジ研削加工の実現を目指す。そのために、砥石台移動速度を多段階に変化させる方法を導入し、その時の工作物の寸法生成過程を解明することによって、寸法精度,加工能率,加工変質層などの観点から、最適な砥石台の切込み曲線およびスパークアウト時の砥石台後退曲線を決定するための基礎資料を得る計画を立てている。
本邦沿岸域に産する尋常海綿の分類学的研究

本邦における尋常海綿の分類学的研究はきわめて初期の段階にあり、本邦周辺海域に生息する種類についての知見もはなはだ貧弱であった。そこで、本邦各地より尋常海綿の採集を行ない、あるいは既存の標本を同定して、本邦沿岸の尋常海綿の記載を行ない、さらに文献の整理調査を行ない日本産尋常海綿のカタログを作成することにした。本邦沿岸産の尋常海綿を同定記載することについては、研究代表者自身が研究年度内に本邦各地から採集したもの、または既存の標本について同定を進めた。沖縄諸島からの標本には多様の本邦新記録種あるいは新種が含まれていた。これらは既知15種と新種・新記録種で24属に及んでいる。又宮内庁生物学御研究所から借り出した、相模湾産の尋常海綿の同定を終了し、英文原稿を完成させることが出来たが、これらの標本は150種を超える多数の尋常海綿を含んでいた。又この研究年度内に本邦沿岸より報告された海綿類についての文献の整理を行ない「本邦沿岸産尋常海綿の種名リスト」及び「本邦沿岸産尋常海綿の予備的カタログ」を完成することができた。この文献調査によって、本邦沿岸からは約500種の尋常海綿が今までに報告されていることが明らかになった。採集した多数の標本のすべてを同定することは出来なかったが、主要な採集地である沖縄諸島産のものは同定を経えることが出来たので近く本報告として発表することができる。しかし本邦沿岸産の尋常海綿の全容を限られた期間に明らかにすることはとうてい不可能であり、今後の研究継続が望まれる。
時間変動電界によるドラッグデリバリーシステムの研究-高速電気浸透麻酔の研究

変動電解によって体内に送達された薬剤の量は、従来通電電流量から換算したり送達されずに電極内に残った薬剤の量から推測していた。これらの方法では体内に送達された真の薬剤量を正確に知ることができないだけでなく、薬剤の局所濃度も知ることができない。変動電場による薬物投与をin vivoで評価するにあたり、局所の薬物濃度を正確に知ることは非常に重要である。そこでわれわれは皮下における局所麻酔薬の濃度を測定するための方法の開発を試みた。マイクロダイアリシスプローブをラットの腹部皮下塑性結合組織に留置し、1%塩酸リドカインを皮内のマイクロダイアリシスプローブ上に投与した。マイクロダイアリシス内はRinger液を一定の速度で還流させ、マイクロダイアリシスプローブ先端部の半透膜に浸透した塩酸リドカインを一定の間隔で採取した。採取したサンプルは分光光度計にて吸光度を測定することにより、薬物濃度を測定した。その結果毒物の局所濃度の経時的変化を微分方程式で表したモデルを用いて、われわれが仮定した濃度変化のパターンで、測定によって得られた濃度変化のパターンを説明することができ、in vivoでの塩酸リドカインの濃度を直接測定できることが分かった。本法を用いると、in vivoで組織内に浸透した薬物の局所濃度変化を、経時的にかつ最低限の侵襲下で知ることができる事が分かり、変動電場による薬物デリバリーシステムの開発に有用な方法を開発することができた。変動電磁場によるドラッグデリバリーシステムの理論的基礎となる現象は電磁場によるイオンの強制拡散である.この現象のメカニズムを解明するために現象を単純化した実験システムをまず構築した.アクリルを用いて作製した2個のセルをセロファン膜を介して小口径のパイプで連結し,一方のセルには生理食塩水を,他方には蒸留水を満たしこの系の両端から変動電場を作用させてイオンの透過率をインピーダンスアナライザー(HP4194A)を用いて計測した.計測制御およびデータ解析はHP-VEEを用いてパーソナルコンピューター(Aptiva H75)で行った.1kHzの正弦波を作用させた場合,10Vから30Vへと電圧を上げることによりイオンの透過速度が上昇した.また,10Vの正弦波を作用させた場合,100Hz,1kHz,10kHzよりも1MHzの方か倍近い透過速度が得られた.波形については正弦波よりも矩形波の方が透過速度が大きかった.電場強度の空間的勾配を与えて通電した実験では,電場の勾配と同じ向きにイオンが移動するほうが逆向きに移動するよりも大きい透過速度が得られた.この結果により,変動電場を用いても効果的にイオンを移動させることができることがわかった.さらに,従来考えられていたクーロン力によるイオンの移動ではなく,電場のgradient forceによるイオンの移動が変動電場においては効果的であるという結論が得られた.この方法を人体にも適用して局所麻酔薬を前腕部に経皮的に投与し,薬剤浸透部位よりも広い範囲で鎮痛効果を得た.変動電界による薬物デリバリーシステムの基礎となる各種イオンの透過性の評価をするために、単純化した通電セルを用いたモデルを完成させた。これを用いて1次側セルから2次側セルにイオンを拡散させ、2次側セルの溶液のインピーダンスを測定することにより、ナトリウム、カリウム、塩素、リドカインなどのイオンの浸透速度を決定することができるようになった。リドカインイオンの透過速度については、高速液体クロマトグラフィーによってイオン濃度の測定を行い、インピーダンス法による測定との比較をすることによって実際に目的のリドカインイオンが透過していることも確認した。この通電セルに入れた溶液に種々の電界を作用させてイオンの透過速度の違いを調べた。その結果、変動電界を作用させる際に、イオン透過速度に対して作用させる電界の周波数依存性は100Hzから10kHzの範囲では認められず、5Vから30Vの範囲で電圧依存性が大きいことを見いだした。さらに電界強度の空間変化がイオンの透過速度に影響を与えることをも見いだした。

この通電セルで得られた知見を基にして、ヒトの前腕部に新たに開発した電極を装着して塩酸リドカインを経皮的に投与した。この際、従来の直流通電とは異なり変動電場を作用させた。一定時間電界を作用させた後、ピンプリック法を用いて前腕の数カ所の痛覚閾値を調べることにより、前腕皮神経をブロックすることができたことを確認した。変動電界による薬物デリバリーシステムの基礎となる各種局所麻酔薬イオンの透過性の評価をするために、単純化した通電セルを用いて1次側セルから2次側セルにイオンを拡散させ、2次側セルの溶液のインピーダンスを測定することにより、塩酸リドカイン、塩酸ブピバカイン、塩酸ロピバカインなどのイオンの浸透速度を決定した。リドカインイオンの透過速度については、高速液体クロマトグラフィーによってイオン濃度の測定を行い、インピーダンス法による測定との比較をすることによって実際に目的のリドカインイオンが透過していることも確認し、インピーダンス法の正当性を確認した。この通電セルに入れた溶液に種々の電界を作用させてイオンの透過速度の違いを調べた。その結果、変動電界を作用させる際に、イオン透過速度の電界周波数に対する依存性は1kHz付近に特異的な極大を有することが判明した。また5Vから30Vの範囲でイオン透過速度が電圧に対して正の相関を持つことを見いだした。さらに電界強度の空間変化がイオンの透過速度に影響を与えることをも見いだした。用いたpHの条件下では塩酸リドカインの透過速度が最も速く、塩酸ロピバカインが最も遅かった。このpHにおいては、いずれの局所麻酔薬も99.99%以上電離しているため、このような透過速度の差は局所麻酔薬の立体構造、特に疎水基のサイズの差によってアイスバーグ形成に関与する水和水分子の数が変化し、それに伴って薬物イオンに対する水和分子の結合エネルギーに差が生じるためであると考えられた。変動電解によって体内に送達された薬剤の量は、従来通電電流量から換算したり送達されずに電極内に残った薬剤の量から推測していた。これらの方法では体内に送達された真の薬剤量を正確に知ることができないだけでなく、薬剤の局所濃度も知ることができない。変動電場による薬物投与をin vivoで評価するにあたり、局所の薬物濃度を正確に知ることは非常に重要である。そこでわれわれは皮下における局所麻酔薬をの濃度を測定するための方法の開発を試みた。マイクロダイアリシスプローブをラットの腹部皮下塑性結合組織に留置し、1%塩酸リドカインを皮内のマイクロダイアリシスプローブ上に投与した。マイクロダイアリシス内はRinger液を一定の速度で還流させ、マイクロダイアリシスプローブ先端部の半透膜に浸透した塩酸リドカインを一定の間隔で採取した。採取したサンプルは分光光度計にて吸光度を測定することにより、薬物濃度を測定した。その結果薬物の局所濃度の経時的変化を微分方程式で表したモデルを用いて、われわれが仮定した濃度変化のパターンで、測定によって得られた濃度変化のパターンを説明することができ、in vivoでの塩酸リドカインの濃度を直接測定できることが分かった。
津波に対する橋桁の流出防止システムの設計に関する研究

本研究は,津波による上部構造の流出を防止するシステムを開発することを目的として,水路実験や数値解析により検討を行った.その結果,津波外力軽減を目的としたサイドプレートを用いた場合,サイドプレートを45°の勾配を付けると,津波外力を軽減させる効果があることがわかった.また,サイドプレートと津波作用側の主桁の間隔をある程度開けることも津波外力軽減に効果があることがわかった.数値解析では差分格子ボルツマン法を用いた水路実験の再現解析を行った.その結果,空気と水(二相流)を考慮することで,再現が困難であった長方形断面底面に発生する負圧(模型前面からの剥離で発生)を再現することができた.研究2年目となる平成25年度は,津波による橋桁の挙動を解明することを目的として,橋桁に作用する津波外力の作用メカニズムを水路実験および数値解析により検討した.実験は1/100スケールの水路模型を用いて実験を行った.本実験では,桁下を変化させた場合の津波外力の作用メカニズムを検討するために,初期水深を0mm,20mm,40mmにし,桁下を10mm60mmに変化させた場合の橋桁に作用する津波外力を計測した.その結果,桁下高を大きくすると,津波外力は小さくなることがわかり,初期水深が小さくなると,津波外力は大きくなることもわかった.また,初期水深が高く,発生させた津波が小さいときは,外力は増加減少を繰り返すこともわかった.数値解析は,流体解析手法の1つである,格子ボルツマン法を用いて実験の再現計算を行った.実験装置を1×1格子でモデル化を行い,実験と同様に水柱を崩壊させて実験を再現した.その結果,長方形断面において,模型周辺の流れの様子を再現することができた.また,他の解析手法では計算が困難であった,模型下面の負圧を再現することができた.本研究は,津波による上部構造の流出を防止するシステムを開発することを目的として,水路実験や数値解析により検討を行った.その結果,津波外力軽減を目的としたサイドプレートを用いた場合,サイドプレートを45°の勾配を付けると,津波外力を軽減させる効果があることがわかった.また,サイドプレートと津波作用側の主桁の間隔をある程度開けることも津波外力軽減に効果があることがわかった.数値解析では差分格子ボルツマン法を用いた水路実験の再現解析を行った.その結果,空気と水(二相流)を考慮することで,再現が困難であった長方形断面底面に発生する負圧(模型前面からの剥離で発生)を再現することができた.本年度は,発生した津波の特性や,津波により橋梁に作用する力の発生メカニズムを把握するために,文献等による被害分析および水理実験により検討を行った.文献等による被害分析により,津波には段波状の津波(波の勾配が大きい津波)と,徐々に水面が上昇する津波(波の勾配が非常に小さい津波)があり,前者の津波が橋梁に作用して橋桁が流出する場合は橋桁が裏返って流出し,後者のような津波が橋梁に作用して橋桁が流出する場合は橋桁が裏返らずにそのまま流出することが分かった.このことから,津波による橋桁の流出を防ぐためには,このような津波特性を考慮して検討する必要があることが分かった.水理実験では,4主桁断面模型を用いて,段波状の津波が橋桁に作用したときの津波作用力の発生メカニズムと,小型の流れ制御板(模型の高さの1/2および1/4の大きさ)を4主桁断面模型(津波作用側)に取り付けて,津波作用力がどれくらい低減させることができるか検討を行った.その結果,段波状の津波が模型に作用した直後に,津波作用側の主桁および床版張出部底面に津波が作用することで,津波作用側の桁が持ち上がるような回転が作用することが分かり,この力により津波作用側の支点に大きな負反力が作用することが分かった.小型の流れ制御板を4主桁断面模型に取り付けた実験では,垂直の流れ制御板を取り付けた場合,主桁から離れた位置に設置するにつれて,水平および鉛直方向の津波作用力を小さくすることができることが分かった.さらに,流れ制御板を斜め45度にして模型に取り付けると,垂直に流れ制御板を取り付けた場合に比べて,水平および鉛直方向の津波作用力を小さくすることが分かり,流れ制御板の有効性を知ることができた.平成26年度は,津波による橋桁の挙動を解明することを目的として,橋桁に作用する津波外力の作用メカニズムを水路実験および数値解析により検討した.水路実験は,1/100スケールの水路模型を用いて実験を行った.本実験では,模型の横断勾配を変化させた場合の上部構造に作用する力を検討した.その結果,津波作用側を3°上げた場合,鉛直方向の津波外力は約10%低下するが,水平方向の津波外力は逆に10%程度増加することがわかった.今回の実験では数ケースのみの実施であったが,今後はさらにケースを増やして,上部構造の縦断勾配と津波外力の関係を定量的に評価できればと考えている.数値解析は,差分格子ボルツマン法を用いて実験の再現計算を行った.水理実験は2次元であったため,解析においても2次元モデルを採用し,幅1600メッシュ,高さ110メッシュで作成した.模型は以前水路実験で用いた長方形断面模型とみぞ形断面模型をモデル化した.その結果,解析手法として差分格子ボルツマン法を用いることで,箱桁前縁側下面の負圧など,流れの剥離する部分の圧力を再現することができた.

また,液相と気相を考慮した二相流解析を行うことで,みぞ形断面の桁間に生じる空気層とその働きを考慮することができたことから,差分格子ボルツマン法は,津波解析に有効な手法であることがわかった.しかし,津波作用直後の飛び跳ねた水や桁上面の圧力分布は水路実験の結果と異なる結果となった.これは,格子間隔が粗いことや,解析では完全な2次元解析なのに対して,水路実験は僅かに流れの3次元性があることが原因であると考えられる.そのため,格子間隔を細かくした解析(模型周辺部の格子間隔を細かくすることで,流況や模型に生じる圧力の整合性を向上させる)や3次元解析により,実際に津波が橋梁に作用する現象を精度よく再現できるようにする必要があることがわかった.構造工学,耐震工学,流体工学25年度に行った実験により,橋桁に作用する津波外力の作用メカニズムを把握することができ,得られた知見を基に,26年度は橋桁の補強方法等の津波対策に関する検討を行うことができる.解析については,現況としては橋梁周辺の流況の再現性を検証できた段階であるが,今後は橋梁に作用する圧力等を再現検証し,実験同様に津波対策の検討を行う予定である.また,研究成果も公表しており,研究は概ね順調に進展していると考えられる.実験装置の利用申請等により時間を弄したが,一定期間に集中して実験を行うことができたため,スムーズに実験を進めることができた.さらに先行的に流体力低減対策の実験(小型の流れ制御板を取り付けた実験)も,実験を行うことができた.データ整理および分析に時間がかかっているが,概ね計画通りに進展しているといえる.さらに,前年度で格子ボルツマン法に関する情報を収集することができたので,この解析法による津波解析も新たに行う予定である.しかし,論文等による成果公表ができていないので,早急に成果を公表したいと考えている.現在,土木学会論文集に投稿するために,原稿を作成している.さらに,海外ジャーナルへの投稿も検討している.26年度は,前年度までに得られた知見を基に,実際にどのように流出防止ケーブルを設置するか,流出防止ケーブルを設置することにより橋桁の耐力はどれだけ向上するのか,また,流出防止ケーブルを設置したことによる影響(橋梁のどの部分が弱点になるのか)を,水理実験や数値解析により検討を行っていく.また,24年度の津波外力を低減させるために用いた小型の流れ制御板(津波外力低減対策)を取り付けた場合の橋桁に与える影響について,数値解析により検討する予定である.前年度では,津波による橋桁に作用する力を実験により計測した.これにより得られた知見を参考にして.水理実験や数値解析により津波作用時の橋桁に作用する流体力の発生メカニズムを検討する.それらの結果を基に,津波作用力の低減対策の検討や,橋桁の補強方法,流出防止ケーブルについて検討を行っていく.
新規Rapエフェクター分子p30のインテグリン接着性と運動性制御に関する研究

平成13年度において、我々は、低分子G蛋白質Rap1の機能に関わるエフェクター分子を同定するために、ヒト白血球cDNAライブラリーから酵母Two-hybrid法を用いたスクリーニングによりRap1と相互作用すると考えられる下流標的分子p30をクローニングした。p30は分子量30Kdのタンパクで、その構造の特徴は分子中央にRas/Rap結合ドメイン(RBD)を持っていた。また、p30タンパクの発現は血球系細胞株に広く認められた。Rap1とp30の会合についてはin vitro系においてGTP依存的に会合した。次にp30が細胞の接着性や細胞遊走能を促進するかどうかを検定する為、ヒトLFA-1を再構築したプロB細胞株BAF細胞(LFA-1/BAF)にp30を過剰に発現させた細胞を作製し、精製ICAM-1またはICAMFcキメラをコートしたディシュ上で細胞運動性、接着性を解析した。活性型Rap1を導入したLFA-1/BAFにp30を発現させると、単位時間当たりの移動距離が親株と比べて顕著に増加した。また、p30のみを発現させたLFA-1/BAFをRap1の活性化を引き起こすSDF-1で刺激した時にも親株と比べてLFA-1依存性の細胞遊走の上昇が観察された。さらにp30のRBDに変異を入れ、Rap1と会合しないp30の変異体を発現させると細胞遊走の上昇は起きなかった。以上の結果より、抗原受容体やケモカイン受容体刺激時にp30がRap1依存的に形態、運動性、LFA-1/ICAM-1結合性等の変化に関係していることを見い出した。平成14年度においてさらに、p30の分子内の欠失・アミノ酸置換変異体を作製、並びに細胞に導入し、細胞の形態、運動性、接着性、細胞内局在をパラメーターとした解析を行った。それにより、p30の機能発現に重要な領域を特定、loss of functionのphenotypeを示す優勢抑制型変異体も見い出した。また、p30に対する特異的モノクローナル抗体を作製し、細胞運動性、接着性が変化している時のp30の細胞内局在の変化や他の機能分子との関係を抗体染色法により解析した。その結果、p30は細胞骨格系や細胞内輸送系との共局在が示され、これらに関連する機能分子との相互作用によりインテグリン接着性や細胞運動性を制御していることが予想された。今回我々は、これらのRap1の機能に関わるエフェクタ分子を同定するためにRap1と相互作用する分子の単離を行った結果、活性型Rap1と結合するP30をクローニングした。P30は分子量30Kdのタンパクで、その構造の特徴は分子中央にRas/Rap結合ドメイン(RBD)を持っていた。また、P30タンパクの発現は血球系細胞株に広く認められた。Rap1とP30の会合についてはin vitro系においてGTP依存的に会合した。

次にP30が細胞の接着性や細胞遊走能を促進するかどうかを検定する為、ヒトLFA-1を再構築したプロB細胞株BAF細胞(LFA-1/BAF)にP30を過剰発現させ、ICAM-1をコートしたディシュ上で接着性、細胞運動性を解析した。活性型Rap1を導入したLFA-1/BAFにP30を発現させると、単位時間当たりの移動距離が親株と比べて顕著に増加した。また、P30のみを発現させたLFA-1/BAFをRap1の活性化を引き起こすSDF-1で刺激した時にも親株と比べてLFA-1依存性の細胞遊走の上昇が観察された。さらにP30のRBDに変異を入れ、Rap1と会合しないP30の変異体を発現させると細胞遊走の上昇は起きなかった。P30の細胞内での発現を免疫染色で調べると細胞質に点状に染まり、核近傍のゴルジ体/MTOCに集積像が見られた。また、活性型Rap1とp30を導入したBAF細胞では著しいマイクロチューブルの発達が観察された。以上の結果より、p30はRap1の機能のうちインテグリン依存性の細胞遊走能促進に関与していること。そして、その細胞遊走能亢進はマイクロチューブルを介するメカニズムであることが示唆された。さらに現在、p30の機能発現に重要な領域やメカニズムの解析を進めている。前年度において我々は、低分子G蛋白質Rap1の機能に関わるエフェクター分子を同定するために、ヒト白血球cDNAライブラリーから酵母Two-hybrid法を用いたスクリーニングによりRap1と相互作用すると考えられる下流標的分子p30をクローニングした。またp30は、細胞内で活性化型Rap1との特異的結合を生化学的に示した。さらに、p30を過剰に発現させた細胞を作製し、精製ICAM-1またはICAMFcキメラをコートしたディシュ上で細胞運動性、接着性を解析した結果、抗原受容体やケモカイン受容体刺激時にp30がRap1依存的に形態、運動性、LFA-1/ICAM-1結合性等の変化に関係していることを見い出した。さらに今年度において、p30の分子内の欠失・アミノ酸置換変異体を作製、並びに細胞に導入し、細胞の形態、運動性、接着性、細胞内局在をパラメーターとした解析を行った。それにより、p30の機能発現に重要な領域を特定した。また、loss of functionのphenotypeを示す優勢抑制型変異体も見い出した。さらに、p30に対する特異的モノクローナル抗体を作製し、細胞運動性、接着性が変化している時のp30の細胞内局在の変化や他の機能分子との関係を抗体染色法により解析した。その結果、p30は細胞骨格系や細胞内輸送系との共局在が示され、これらに関連する機能分子との相互作用によりインテグリン接着性や細胞運動性を制御していることが予想された。
可動ステレオビジョンを用いた動的環境の3次元モデル化

リハビリテーションや福祉機器開発のための人の動作解析,スポーツのフォームやフォーメーション解析等,人の動作・運動の3次元モデル化の需要が近年高まっているが,3次元モデル化を行うには,スタジオのようにカメラ群が精密に設定された撮影場所で,モデル化したい動作をそこで再現する必要があり,任意の場所で実際に行われている人の活動をモデル化する手法はまだ確立していない.このような背景にあって本研究は,次の2点を研究の目的とする.(1)移動しながら撮影することを前提とする複数のカメラ(可動ステレオカメラ)に基づくステレオビジョン法を開発する.(2)それを用いて,在意の場所で人が活動している状況(動的環境)を撮影し,その映像情報を画像伝送機器等で送信して受信地で3次元モデル化する手法を開発する.まず,移動可能な複数のカメラによる対象の撮影に基づく,3次元物体のモデル化法の開発を行った.理論の構築として,ビデオ映像上で抽出される任意の2次元標点を用いてカメラキャリブレーションを行う方法,また対象物体の形や動きの3次元モデル化を行うために,対象物体上にある特徴点(固定特徴点及び移動特徴点)の3次元位置を計算する方法を考案した.次に,可動ステレオカメラに基づくステレオビジョン法を用いて動的環境を撮影し,その映像をオフラインで,また画像伝送機器等で送信して受信地で3次元モデル化するシステムを開発し,動的環境のモデル化実験を行って良好な結果を得た.リハビリテーションや福祉機器開発のための人の動作解析,スポーツのフォームやフォーメーション解析等,人の動作・運動の3次元モデル化の需要が近年高まっているが,3次元モデル化を行うには,スタジオのようにカメラ群が精密に設定された撮影場所で,モデル化したい動作をそこで再現する必要があり,任意の場所で実際に行われている人の活動をモデル化する手法はまだ確立していない.このような背景にあって本研究は,次の2点を研究の目的とする.(1)移動しながら撮影することを前提とする複数のカメラ(可動ステレオカメラ)に基づくステレオビジョン法を開発する.(2)それを用いて,在意の場所で人が活動している状況(動的環境)を撮影し,その映像情報を画像伝送機器等で送信して受信地で3次元モデル化する手法を開発する.まず,移動可能な複数のカメラによる対象の撮影に基づく,3次元物体のモデル化法の開発を行った.理論の構築として,ビデオ映像上で抽出される任意の2次元標点を用いてカメラキャリブレーションを行う方法,また対象物体の形や動きの3次元モデル化を行うために,対象物体上にある特徴点(固定特徴点及び移動特徴点)の3次元位置を計算する方法を考案した.次に,可動ステレオカメラに基づくステレオビジョン法を用いて動的環境を撮影し,その映像をオフラインで,また画像伝送機器等で送信して受信地で3次元モデル化するシステムを開発し,動的環境のモデル化実験を行って良好な結果を得た.人の動作・運動の3次元モデル化の需要が近年高まっているが,3次元モデル化を行うには,スタジオのようにカメラ群が精密に設定された撮影環境で,モデル化したい動作をそこで再現する必要があり,任意の場所で,実際に行われている人の活動をモデル化する手法は確立していない.そこで本研究では,「可動ステレオビジョンを用いた動的環境の3次元モデル化」というテーマのもとに,平成14年度は,ビデオ映像上で抽出される任意の特徴点を用いてカメラキャリブレーションを行う方法,また対象物体の形や動き,さらにその環境の3次元モデル化を行うために,対象物体や環境内にある特徴点の3次元位置を計算する以下の方法を考案した.なお,特徴点は,絶対位置の変わらない固定特徴点と,物体の動きによって位置の変化する移動特徴点の2種類に分けられる.まず,観察時間内で,独立に移動する2台のカメラ(可動ステレオカメラ)から共通に観察される,対象物体上及び環境内の特徴点をサンプル時間ごとに多数選び,ステレオ画像間でのそれら特徴点の対応関係と画像座標を行列として記録する.次に,観察時間内で共通に観察された固定特徴点をその行列から抽出し,因子分解法により固定特徴点の3次元位置と,カメラの運動(各位置におけるカメラの向き)を求める.さらに,求められたカメラの向きと移動特徴点の画像座標を用いて,移動特徴点の3次元位置を計算する.以上の手続きによって固定・移動両特徴点の3次元位置を求め,対象物体及びその環境の3次元モデル化を行う.上記の手法をプログラム化し,実験室レベルで,運動する人の3次元モデル化実験を行い,開発した可動ステレオビジョンによる3次元モデル化法の有効性を確認した.人の動作・運動の3次元モデル化の需要が近年高まっているが,3次元モデル化を行うには,スタジオのようにカメラ群が精密に設定された撮影場所で,モデル化したい動作をそこで再現する必要があり,任意の場所で,実際に行われている人の活動を3次元モデル化する手法は確立していない.そこで本研究では,柔軟な使用形態の取れる3次元モデル化法を開発するために,以下の2点の研究を行った.(1)独立に移動させる2台のカメラ(可動ステレオカメラ)に基づくステレオビジョン法の開発.ビデオ撮影する3次元空間内でのキャリブレーションではなく,ビデオ映像上に写っている2次元標点を用いたカメラキャリブレーションを行い,対象物体上にある特徴点(固定特徴点及び移動特徴点)の3次元位置を計算することにより,対象物体の形や動きの3次元モデル化を行う方法を考案した.(2)任意場所の人の活動を撮影し,画像伝送機器等でその映像を送信し,受信地(基地局)で3次元モデル化するシステムの開発と検証.

カメラ2台,それに接続するPC2台,送受信機,ホストPC1台からなる3次元モデル化システムを構築した.ホストPCには(1)で開発したモデル化法をプログラム化して実装してある.実験では,受信機とホストPCを備えた基地局がある建物に隣接する広場で,カメラ2台を独立に移動させながら,動的環境として運動する人物を撮影し,送信機でその映像を基地局に送り3次元モデル化を行った.その結果,モデル化された運動する人物は原運動をよく再現していることを確認した.
P-フラビンが結合した発光細菌ルシフェラーゼに関する研究(P-フラビンの生成機構および酸素添加反応の解明)

発光細箘V.harveyiのルシフェラーゼ遺伝子を導入した形質転換大腸菌からルシフェラーゼをDEAEセルロースカラムを用いて精製した。従来、細菌ルシフェラーゼは補因子の結合していない単純蛋白であるとされてきたが、精製したルシフェラーゼにはFMNおよびおそらくもう一つの補因子が結合しており、これをホロルシフェラーゼと命名した。本ホロルシフェラーゼに基質としてテトラデカナールを加えただけでは発光しないが、さらにNAD^+を加えると発光反応が進行することを発見し、その際P-フラビンが生成することを確認した。一方、ホロルシフェラーゼにテトラデカナールおよびNADHを加えるとNAD^+の場合よりはるかに強い発光がみられた。これらの結果は細菌ルシフェラーゼが発光反応を触媒するモノオキシゲナーゼであると同時に、NAD(P)H-FMN酸化還元酵素であることを示している。先に述べたようにホロルシフェラーゼにはFMN以外に補因子が結合していると考えられるが、吸収スペクトルから本補因子は非ヘム鉄ではないかと考え、ホロルシフェラーゼ中の鉄含量をICP発光分析法によって定量したところ、痕跡量の鉄が検出されたに過ぎなかった。したがって、本補因子は新規の低分子化合物と考えられ、その構造決定は興味ある研究対象と考えている。ホロルシフェラーゼにはNAD(P)H-FMN酸化還元活性があるので従来NAD(P)Hの発光法による定量には細菌ルシフェラーゼ以外にNAD(P)H-FMN酸化還元酵素を必要としたが、ホロルシフェラーゼを用いることにより本酵素単独でNAD(P)Hの定量が可能となったことは本研究で得られた成果の内特筆すべきものである。