hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ブピバカイン中毒による循環抑制の治療法の研究

目的:広く用いられている薬剤である局所麻酔薬の投与による重篤な合併症の一つに局所麻酔薬中毒がある。特に局所麻酔薬ブピバカインの中毒による循環不全は治療が困難であり,ブピバカインは“心毒性"を持つといわれている。現在,ブピバカイン中毒による循環不全に対してはエピネフリンが治療に用いられるが,その効果には疑問もある。我々はブピバカイン中毒の循環不全の治療においてphosphodiesteraseIII阻害薬であるアムリノンの効果をエピネフリンの効果と比較検討しその有用性を世界に先駆けて発表,報告した。今回はアムリノンとエピネフリンの投与量を変えてその至適量を求めるとともに循環動態の詳細な比較を行った。方法:雑種成犬を用いたセボフルレン浅麻酔下において,ブピバカイン持続大量静脈内投与を行いブピバカイン中毒による循環抑制モデルを作成,循環抑制の治療としてアムリノンまたはエピネフリンを用いて治療を行った。アムリノンとエピネフリンの投与量を3段階にかえて同一の犬で3回の治療を行った。結果:ブピバカイン中毒による循環不全の治療において,アムリノンは心収縮,拡張機能を改善するばかりではなく,心拍出量を増加させることにおいてエピネフリンよりも優れていることが判明した。また,アムリノン投与量が過剰であると一時的に低血圧をきたす可能性が,エピネフリン投与量が過剰であると不整脈をきたす可能性が示唆された。(第43回日本麻酔学会総会:ブピバカインによる循環抑制に対するアムリノンの投与量,発表予定)。まとめ:局所麻酔薬中毒の治療薬としてのアムリノンの意義を確立する第一歩になったがさらなる研究が必要と考える。
アゾメチンイリドと不活性または電子過剰性オレフィンとの1,3-双極子付加環化反応

1.アジリジンの窒素上の置換基による反応への影響アジリジンのN上に電子吸引性のあるフェニルまたはベンゾイル基をもつα,β-不飽和γ,δ-エピミノエステル1,2とオレフィンとの光及び熱反応を検討した。その結果、1とアクリロニトリルとの光反応では付加環化体を45%の収率で与えたものの、1の熱及び2の光と熱反応では、アジリジン環のC(γ),N結合が開裂したエナミン誘導体等が得られるのみであった。Nに共役系が置換すると、C(γ),N結合が開裂する傾向にあることが明らかになった。2.アジリジンの側鎖の置換基による反応への影響α,β-不飽和γ,δ-エピミノ系のα位へ電子吸引基をさらに導入し、反応を検討した。ジニトリル3及びジエステル4とも今までのアジリジンと同様、アクリロニトリルと光で反応し、3-シアノピロリジン体を与えた。また、3とイソプレン、酢酸ビニルとの光反応では、3位に置換基をもつ付加体が光反応では初めて得られた。アジリジン環2位の側鎖の電子吸引性を増大させると、電子欠乏性オレフィンとの付加体の収率が低下することが明らかになった。3.アジリジンの3位に置換基を有する誘導体の反応本反応の反応性及び機構を解明する目的で、3位にメチルまたはフェニル基を導入した化合物5、6で反応を行った。その結果、5では光及び熱反応においてアジリジン環の開裂および付加環化が協奏的に進行していないことが明らかになった。一方6では、光及び熱反応において協奏的に反応が進行したと思われる付加体が得られた。また、p-シアノフェニル基にした化合物でも電子過剰性オレフィンとは反応しなかった。また,5,6を酸素雰囲気下光照射すると,ジオキサゾリジンおよびそれを経由したと思われる生成物が得られ,このことから一連の本反応がビラジカル性の強い中間体を経由して進行していることが示唆された。アジリジン環のN上に電子吸引性のあるフェニル及びベンゾイル基を導入した化合物2,3を合成し、オレフィンとの熱及び光反応を検討した。その結果、2とアクリルニトリルとの光反応では環化付加体を45%の収率で与えたものの、2の熱反応及び3の光と熱反応では、アジリジン環のC(γ),N結合が開裂したエナミン誘導体とそれが閉環したピリジン誘導体が得られるのみであった。2.α,β-不飽和γ,δ-エピミノジニトリル4およびジエステル5と各種オレフィンとの反応次にα,β-不飽和γ,δ-エピミノ系のα位へ電子吸引基をさらに導入し、各種オレフィンとの反応を検討した。ジニトリル4及びジエステル5のN-ベンジル体は不安定であったので、N-トリチル体を合成した。両者とも今までのアジリジンと同様、アクリロニトリルと光で反応し、3-シアノピロリジン体(4:30%、5:33%)を与えた。また、4とイソプレン、酢酸ビニルとの光反応では、3位に置換基をもつ付加体がそれぞれ19,7%で得られた。

特に,酢酸ビニルのような電子過剰性オレフィンとの反応は、光による開環では最初の例である。ジニトリル4の熱反応では、分解が激しく、付加体は得られなかった。一方、ジエステル5は電子欠乏性オレフィンとしか反応しなかった。今までの研究から、アジリジン環2位の側鎖の電子吸引性をオレフィン、エステル(ニトリル)、ジエステル、ジニトリルと増大させると、電子欠乏性オレフィンとの付加体の収率が低下することが明らかになった。光照射する基質は、本年度購入備品(分光光度計)により最大吸収波長を測定し、適切な光源を用いた。前年度はアジリジン環のN上に電子吸引性基または2位の側鎖にジニトリル,ジェステルを導入し,各種オレフィンとの反応を報告した。今年度は,アジリジン環の3位の置換基による影響について検討した。1.メチル基を有するアジリジニルアクリロニトリル1の反応アジリジン環の3位にメチル基を導入した化合物1を合成し、オレフィンとの熱及び光反応を検討した。その結果、アクリル酸t-ブチルとの熱及び光反応では,アジリジン環の2,3位がcisの1はピロリジンの3位にt-ブトキシカルボニル基をもつ環化付加体を45-46%の収率で与えた。一方、transの1の光反応では付加体を43%の収率で与えたが,熱反応では複雑な混合物となった。出発物質がcisおよびtransの1に関係なくどの反応でも,得られたピロリジンの2,5位はcisとtransの混合物であった。このことからアジリジン環の開裂,および付加環化が協奏的に進行していないことが明らかになった。2.フェニル基を有するアジリジニルアクリレート2およびブタジエン3の反応メチル基よりも電子吸引性のあるフェニル基を導入したtransの2,3を合成し、アクリル酸t-ブチルとの熱及び光反応を検討した。2の光反応では,得られたピロリジンの2,5位はtransであり(28%),熱反応ではcisのみ(37%)であった。また3の反応でも同様な結果になった(光:53%,熱:73%)。特に2,3の熱反応では,逆の配向をもつ付加体もわずかに得られた。更に電子吸引性を強めたp-シアノフェニル基をもつアジリジニルアクリロニトリルと電子過剰性オレフィンとの反応も行った。また,1,2を酸素雰囲気下光照射すると,ジオキサゾリジン体およびそれを経由したと思われる生成物が得られ,この一連の反応がビラジカル性の強い中間体を経由して進行していると考えられる。
耐熱性インテリジェント複合平板における実用的な熱応力制御法の開発

本研究では, 1つの耐熱性構造材料層の上に,1つのセンサ用圧電セラミックス層と多数のアクチュエータ用圧電セラミックス層が接着された多層複合平板を解析モデルとした.構造材料層に作用した未知の非定常熱負荷に適応して,構造材料層の非定常最大熱応力が許容応力を超えないように自律的に制御されるインテリジェント機能の実用的な発現手段を開発した.さらに,インテリジェント機能が最大限に発現されるように多層複合平板を最適設計する手法を開発し,最適設計されたモデルを示すとともに,最大熱応力の最高抑制率を明らかにした.本研究では, 1つの耐熱性構造材料層の上に,1つのセンサ用圧電セラミックス層と多数のアクチュエータ用圧電セラミックス層が接着された多層複合平板を解析モデルとした.構造材料層に作用した未知の非定常熱負荷に適応して,構造材料層の非定常最大熱応力が許容応力を超えないように自律的に制御されるインテリジェント機能の実用的な発現手段を開発した.さらに,インテリジェント機能が最大限に発現されるように多層複合平板を最適設計する手法を開発し,最適設計されたモデルを示すとともに,最大熱応力の最高抑制率を明らかにした.1.アクチュエータ機能の発現手段の開発耐熱性構造材料層と数個の電極が配置された圧電アクチュエータ層から成る二層複合平板において,構造材料層に非定常熱負荷と各電極に非定常電位差が作用した場合の順問題を,研究代表者らが提案したポテンシャル関数法を適用して理論解析し,変位,応力,電位及び電束密度を表す関数を導いた.次に,圧電アクチュエータ層の各応力成分が許容応力を超えないように制約条件を設けて,各時間ステップで最適化を行い,構造材料層の最大熱応力を常に最小化するために各電極に印加すべき非定常電位差を決定した.さらに,数値シミュレーションを行って過渡的に応答するアクチュエータ機能が発現できていることを検証した.来年度は,構造材料層の非定常熱応力が許容応力を超えたときのみ応力を抑制する適応的制御問題へ拡張する研究を行う.2.最適化問題の高速数値解析手法の開発熱負荷が作用した場合の熱・電気・弾性問題の解に,単位電位差が作用した場合の電気・弾性問題の解を重ね合わせることによって,非線形最適化問題を線形計画問題に帰着し,最適解が必然的に得られる解析手法を開発した.さらに,この制約条件付き線形計画問題を解く際に,不要な制約条件を適宜排除することによって,処理時間を大幅に短縮する手法を開発した.来年度はさらに効率的な数値解析手法を開発する.3.多層複合平板の最適設計手法の開発数個の電極が配置された圧電アクチュエータ層を多層化した複合平板において,構造材料層に定常熱負荷が作用した場合に,構造材料層に生じた最大熱応力の抑制率が最大となるように,圧電アクチュエータ層の厚さと電極配置を最適設計した.しかし,この最適設計は複雑な為,来年度は実用的な近似最適設計手法の開発を行う.1.アクチュエータ機能の発現手段の開発昨年度実施した最大非定常熱応力を常に最小化する研究を応用し,耐熱性構造材料層と圧電アクチュエータ層で構成された二層複合平板において,構造材料層に既知の非定常熱負荷が作用した場合,構造材料層の非定常熱応力が許容応力を超えた時のみ適応的に最大熱応力を制御するアクチュエータ機能の発現手段を開発する研究を行った.併せて,数値シミュレーションを行って,アクチュエータ機能が発現できている事を検証した.2.センサ機能の発現手段の開発耐熱性構造材料層と圧電センサ層で構成された二層複合平板において,構造材料層に未知の非定常熱負荷分布が作用した場合,センサ層で測定された非定常電位差分布から未知の非定常熱負荷分布を決定する逆問題を,研究代表者らが提案した時間変数に関する差分法と空間変数に関するポテンシャル関数法を併用して理論解析した.併せて,数値シミュレーションを行って,過渡的に応答するセンサ機能が発現できていることを検証した.3.最適化問題の高速数値解析手法の開発昨年度の研究成果に基づき,アクチュエータ機能が過渡現象に追従できるように,アクチュエータ層に印加すべき電位差を履歴情報に基づいて決定する最適化問題を高速処理するアルゴリズムを開発した.併せて,最適化計算ループの改良も行って,非定常最適化問題をさらに高速処理できるような数値解析手法を開発した.以上の研究で得られた成果を論文や講演会でそれぞれ公表した.1.スマート機能の発現手段の開発一昨年度の研究で得られた非定常熱応力を制御するアクチュエータ機能についての成果と,昨年度の研究で得られた未知の非定常熱負荷を検知するセンサ機能についての成果とを応用し,スマート機能を発現する手段を開発した,解析モデルは耐熱性構造材料層及び圧電センサ層とアクチュエータ層で構成された三層複合平板で,構造材料層に未知の非定常熱負荷分布が作用した場合,センサ層で測定された非定常電位差分布から未知の非定常熱負荷分布を決定し,さらにアクチュエータ層に適当な電位差を印加することによって構造材料層の非定常熱応力が常に最小になるように適応的に制御する研究を行った.併せて,数値シミュレーションを行って,非定常熱応力を適応的に制御するスマート機能が発現できていることを検証した.

2、多層複合平板の最適設計手法の開発構造材料層と数個の電極が配置された圧電アクチュエータ層で構成された二層複合平板において,構造材料層に定常熱負荷が作用した場合に,構造材料層に生じた最大熱応力の抑制率が最大となるように,層厚と電極寸法及び印加電位差を同時に最適化する手法を開発した.併せて,数値シミュレーションを行い,設計結果を検証した.ただし,本問題は予想以上に難解であり,研究実施計画に述べたアクチュエータが2層以上の多層複合平板の場合は次年度の課題となった.3.最適化問題の高速数値解析手法の開発昨年度までの研究成果に基づき,さらに最適化問題を高速処理できる数値解析手法の開発を行った.応力制約条件を満たす過程における繰返し計算に計算時間の殆どが費やされていたことから,有効制約の履歴情報を利用して繰返し計算を効率化する方法を開発した結果,アクチュエータ機能が過渡現象に追従できるような応答性が実現できた.今年度行った研究と得られた成果の概要は次の通りである.1.非定常熱応力の適応的制御:1つの耐熱性構造材料層の上に1つの圧電センサ層と複数の圧電アクチュエータ層が接着された多層複合平板をモデルに,実用的な過渡的応答性をもって最大熱応力を適応的に制御するインテリジェント機能の発現手段を開発した.具体的には,構造材料層に,初期温度から徐々に高くなって最高温度に達した後に,徐々に低くなって元の温度に戻るような未知の非定常媒質加熱温度分布が作用した場合を想定した.この非定常熱弾性逆問題を理論解析することによって,センサ層で検出された非定常電位差分布から未知の非定常媒質加熱温度分布を決定し,さらに構造材料層の最大応力が許容応力を超えたときのみ許容応力以下になるように,かつ圧電材料層に設けた応力制約条件が満たされるように,アクチュエータ層の電極に印加する非定常電位差を決定する手法を開発した.また,応力制御機能が最大限に発現されるようにアクチュエータ層と電極配置の最適設計も行い,本モデルで達成できる最大応力抑制率を示した.2.熱応力制御の高機能化:耐熱性構造材料層に傾斜機能性圧電アクチュエータ層が接着された二層複合平板をモデルに,構造材料層に既知の定常媒質加熱温度分布が作用したとき,応力抑制率が最大となるように,アクチュエータ層の物性値の変化と電極配置を最適設計した.この最適設計問題は変数が多いため,最適解を得ることが非常に困難であった.そこで,物性値の変化と電極寸法に関する変数を粒子群最適化法によって,印加電位差をシンプレックス法によってそれぞれ決定する逐次最適化法を開発した.その結果,アクチュエータ層が均質圧電材料の場合に比べて,傾斜機能性圧電材料の場合は応力抑制率が約20%向上することが示された.なお,今後,得られた研究成果を基に論文を作成し,学術雑誌へ投稿する予定である.今年度は,昨年度までに導かれた結果に基づき,引き続いて研究を実施したところ,次の研究成果が得られた.1.スマート複合平板の最適設計:1つの耐熱性構造材料層の上に1つの圧電センサ層と複数の圧電アクチュエータ層が接着された多層複合平板をモデルに,構造材料層に作用した未知の非定常熱負荷に適応して,構造材料層の非定常熱応力を常に最小化するスマート機能の発現法を開発した.併せて,数値シミュレーションも行ったところ,センサ層で検出された非定常電位差から未知の非定常熱負荷が決定されるとともに,構造材料層の非定常熱応力が常に最小化されるようにアクチュエータ層の印加電位差が決定されており,想定した機能が発現されていることが示された.さらに,アクチュエータ層が増えるのにつれて,非定常熱応力の抑制率が高くなることが明らかになった.2.多層複合平板の最適
ペプチド性神経伝達物質の遊離機構の分子基盤と遊離制御システムの解明

末梢組織の損傷・炎症により知覚神経が活性化されると、知覚神経からsubstance P (SP)などの神経ペプチドが遊離され中枢へ痛みを伝えることが知られている。そのため、SPの動態を明らかにすることは疼痛発症メカニズムの解明に重要な役割を果たすと考えられる。本研究では、様々な侵害刺激による脊髄後根神経節(DRG)神経からのSP遊離についてラジオイムノアッセイ法を用いて検討し、さらにSP遊離を制御する分子メカニズムについて明らかにした。したがって、本研究により疼痛に対する新たな治療概念の構築に貢献する可能性が考えられる。Substance Pはアミノ酸11個からなる神経ペプチドで、一次知覚神経細胞体で生合成され、軸索輸送により中枢及び末梢側の終末に運ばれ遊離されることで痛覚情報の伝達を担っている。本年度研究では、ラジオイムノアッセイにより、ラット後根神経節(DRG)細胞におけるcapsaicin及びneurokinin-1受容体作動薬によるsubstance P遊離機構の解明を試みた。細胞外Ca^<2->イオン存在下において、100 nM capsaicinによるDRG細胞からの速いsubstance P遊離は、phosphoinositide3キナーゼ(PI3K)阻害剤、IP_3受容体拮抗剤及びTRPV1拮抗剤により減衰された。一方、細胞外Ca^<2+>イオン非存在下におい高濃度(1μM)capsaicinによる速いsubstance P遊離は、MAPキナーゼであるERKの阻害剤(U0126)及びTRPV1拮抗剤によって完全に阻害され、細胞内Ca^<2+>storesの枯渇によっても有意に抑制された。さらに、免疫染色方法でsubstance Pの局在は神経細胞にしか存在しないことを確認し、ラジオイムノアッセイ法で有害刺激に対して神経細胞からのsubstance P遊離が非神経細胞に依存する遊離機構を明らかにした。本研究ではsubstance P遊離機構の分子基盤を明らかにしながら、非神経細胞の神経ペプチド遊離制御作用を確認した。このようなデータの結果を踏まえ最終年度となる来年度はDRG細胞においての抗がん剤治療薬パクリタキセルのsubstance P遊離作用の作用機序、とDRG細胞におけるsubstance P遊離機構に対する非神経細胞の機能についてさらに検討を進めたい。本年度は、(1)CCIモデルマウスを利用し、DRG細胞におけるsubstance P(SP)の合成と遊離機構、(2)DRG細胞においてのneurokinin-1受容体作動薬によるcapsaicinで誘発されたSP遊離の促進作用機序と(3)DRG細胞においての抗がん剤治療薬パクリタキセルのSP遊離作用の作用機序について検討を行った。(1)野生型マウスのDRG細胞と比べ、Na_v1.8ノックアウトマウスのDRG細胞において、capsaicinあるいはKClによるSP遊離量が有意に少ないことが示された。また、野生型マウスと比較すると、Na_v1.8ノックアウトマウスのL6 DRGにおいてはSP含有量が有意に少なかった。さらにCCI施術(坐骨神経結紮)後、野生型マウスと比べ、Nav1.8ノックアウトマウスのL4-6 DRGではpreprotachykinin-A(PPT-A)mRNA量が半分以下になった。また、CCI施術された野生型マウス反対側のL6 DRGにおいてNa_v1.8発現増加とCCI施術された野生型マウスとNa_v1.8ノックアウトマウスのL6 DRGにおいてNK-1Rの内在化が観察された。これらの結果は、Na_v1.8の削除がDRGニューロンから有害な刺激で誘発されたSP遊離を減衰させて、また、野生型マウスのL6 DRGのSPの局部合成の減少の原因となるのを示す。(2) DRG細胞において、NK-1Rを介したNK-1R作動薬(SPとGR73632)前処置によるcapsaicinで誘発されたSP遊離の促進作用は、NK-1RとTRPV 1の各特異的な拮抗薬によって完全に阻害され、また、protein kinase C(PKC), p38, p42/44 MAP kinases及びCOX-2活性の阻害剤によって有意に抑制された。さらに、NK-1Rを介したNK-1R作動薬前処置によるPKC依存のTRPV 1のSer800リン酸化を確認し、NK-1R活性によるcapsaicinで誘発されたSP遊離の促進作用にはTRPV 1のSer800リン酸化が必要であることを明らかにした。(3) DRG細胞において、パクリタキセルがPKCβを活性化し、TRPチャンネルによる細胞外Ca^<2+>流入を引き起こし、SP遊離を増加した原稿は現在レビュー中である。本研究では神経ペプチドの動態を神経薬理的側面からSP合成と遊離機構の分子基盤を明らかにしながら、知覚神経が関与する疾患などの治療法や新たな治療概念の構築などが大いに期待できる。
日系米人の母国集団におけるがん罹患率と環境因子

母国集団(米国への移民を多く出したと推定される集団)の部位別罹患率と食生活を中心とした生活習慣を比較することにより、移民によって生ずるがん罹患のパターンの変化を明らかにしようとした。また、客観指標として、血清中のカロテノイド、性ホルモン、ペプシノゲン、Helicobacter pylori抗体価等を用い、食生活調査の記録と照合しながら、集団間の比較を行った。本年度の主な結果は次の通りである。1.血清ペプシノゲン値から推定した慢性萎縮性胃炎の有病率は、胃がん罹患率同様、日本の日本人>日系米人>米国白人の順であったが、胃がん罹患率で認められるほどの差はなかった。2.H.Pylori抗体陽性者割合は日系米人と白人でほとんど差がなく、最も高かった日本の日本人でも男で1.3倍、女で1.2倍であった。3.胃がん罹患率には、日本の日本人、日系米人、白人とも男女差が著しかったが、慢性萎縮性胃炎有病率とH.Pylori抗体陽性割合には男女差がなかった。4.meta-analysisの手法で得られた日本の乳がんの危険因子の年次推移を用いて乳がん罹患率の予測を予測を行ったところ、196085年頃の増加傾向は予測を2倍ほど上回り、未知の因子が強く介在していることが示唆された。5.血清中のn-3多価不飽和脂肪酸の値は、日本の日本人>日系米人=白人、n-6多価不飽和脂肪酸は、日本の日本人<日系米人=白人の順であった。わが国でこれまで行われてきた主ながん登録の部位別がん罹患率と死亡率の比(I/D比)と、本研究の対象地域である4市・町の死亡数(1980-92)から、4地域の部位別がん罹患率を推定した。地域による若干の差はあるものの、米国の日系人および白人との差は著しく、国際比較のための基本的数値として有用であることを確認した。例えば、胃がんの罹患率は日本の日本人>米国日本人>米国白人の順であり、血清ペプシノゲン値から推定した慢性萎縮性胃炎の有病率も同じ順であった。結腸がんの罹患率は、米国日系人>米国白人>日本の日本人の順であった。米国日系人の脂肪摂取量は日本の日本人より多いと推定された(1.6倍)が、白人ほどではなかった。また米国日系人のカルシウム摂取量は白人より低く(0.7倍)、日本の日本人と大差がなかった。米国日系人の乳がんは日本の日本人(低)と米国白人(高)の中間を示し、血清エストラジオールがそれに対応した値を示した。また、日本の日本人の血清キサントフィル(ゼアキサンチン/ルテイン)の値が白人に比べ極めて高いことを見出した。合わせて、岐阜県某市における約10年前の栄養調査の記録を利用し、思い出しによる栄養調査の妥当性を検証した。必ずしも高い精度とは言えない(相関係数で0.30.7)が、欧米での成績に近い値であった。広島県H市において、米国に係累を移住者として送り出している母家系を把握し得たので、在米の係累の氏名、住所等のリストを完成させ、将来の研究の足がかりとしたい。
スフィンゴリン脂質およびMMPを介する肺癌の治療抵抗性のメカニズムの解明

複数の異なるパスウェイの統合に関わる細胞膜構成成分であるスフィンゴリン脂質の細胞膜での再配分・細胞骨格再構成や,serpinやMMPによる癌の移動・浸潤能亢進が治療抵抗性を生じ,さらにそれらの因子が肺癌幹細胞の活性化および増殖を促進するという仮説を検証するために,肺癌浸潤部におけるスフィンゴリン脂質系およびMMPの作用機序および癌幹細胞化への関与を探求するのが目的である.スフィンゴリン脂質系やMMPを標的とした機能分子の不活化により,癌浸潤抑制および癌幹細胞の不活化という新たな観点から,これまでにない肺癌治療が確立できることが期待される.複数の異なるパスウェイの統合に関わる細胞膜構成成分であるスフィンゴリン脂質の細胞膜での再配分・細胞骨格再構成や,serpinやMMPによる癌の移動・浸潤能亢進が治療抵抗性を生じ,さらにそれらの因子が肺癌幹細胞の活性化および増殖を促進するという仮説を検証するために,肺癌浸潤部におけるスフィンゴリン脂質系およびMMPの作用機序および癌幹細胞化への関与を探求するのが目的である.スフィンゴリン脂質系やMMPを標的とした機能分子の不活化により,癌浸潤抑制および癌幹細胞の不活化という新たな観点から,これまでにない肺癌治療が確立できることが期待される.
NMRを用いたケロイドおよび肥厚性瘢痕の細胞内代謝に関する研究

当科では1985年より百束らにより難治性のケロイドに対して15Gy電子線照射療法を施行している。その成果は80%を越える治療結果を得ている。しかしながら、外科的な切除および縫縮を必要とすることからケロイドの治療としては最終手段といえ、その適応には慎重でならなければならない。そこで安全な電子線療法を確立する必要から、現在明らかな臨床的分類のないケロイドと肥厚性瘢痕を代謝学的検討から区別することを目的とした。現在までに57例を測定し、そのうち、正常皮膚20例、肥厚性瘢痕19例、いわゆるケロイド18例である。測定は1H-NMRホモゲネート法を用い、800回から4000回の積算を行った。測定された積算ピークのうち物質の特定されたものは乳酸、酢酸およびアラニンであった。酢酸、アラニンについては3者に有意な差を認めず、乳酸では臨床的にいわゆるケロイドと診断されているものに正常と比較して有意な差を認めた。しかしながら、肥厚性瘢痕では正常皮膚との比較において有意な差を認めなかったことよりケロイドでは正常皮膚、肥厚性瘢痕よりも乳酸の代謝が亢進していることが明らかとなった。乳酸は組織の嫌気的な条件下での代謝過程で生じるため、ケロイドでは嫌気的な代謝が亢進していると思われた。これらの研究成果は第6回日本形成外科学会基礎学術集会にて報告した。
中枢神経系細胞におけるエノラーゼアイソザイム発現の遺伝的制御

中枢神経系は主として3種類の細胞から出来ている。即ちニューロンアストログリア,オリゴデンドログリアである。我々はこれらの各細胞に特異的に局在している蛋白の遺伝子クローニングを行い、その遺伝子の細胞特異的発現機構を解明しようと考えた。本研究ではニューロンに発見するニューロン特異エノラーゼ(NSE)を中心としたエノラーゼアイソザイムの遺伝子構造を発現に重点をおいて研究を行った(1)NSEの遺伝子構造-NSE遺伝子を含むクローンを見出しその構造を決定した。NSE遺伝子は9kbpのサイズで12エクソンを11のイントロンが分断していることが明らかになった。転写開始点の決定にはslマッピングとプライマー伸展法を使用したが、3つの開始点が同定された。TATAボックス様の配列は見出されたが典型的なものではなかった。また(ATボックスは存在しなかった。5 ́隣接領域はGC含量が高くGCボックス様の配列も認められた。また7種類の反復配列が認められた。(2)NSE遺伝子の発現-(1)のNSE遺伝子の構造にもとづいてその発現実験を試みた。先づHeLa細胞抽出液を使用したMasleyの無細胞転写系を使用してその転写実験を行った。色々のサイズの予想されたプロモータ領域を含むDNA断片或はプロモーターを含まないDNA断片を転写させた処予想されたサイズのRNAが合成された。5 ́隣接領域を含まないDNA断片では転写は見られなかった。結局約200bpのこの領域が重要であると考えられた。
「最も一般的なインフレーション模型」による宇宙論の展開

アインシュタインの一般相対性理論を拡張した重力理論の諸側面を研究した。特に、そのような理論を宇宙論的観測により検証することを目指し、密度揺らぎと重力波の相互相関関数の解析をおこなった。また、そのような理論におけるブラックホールの安定性を判定する一般公式を導出した。そして、広いクラスのブラックホール解が不安定であることを証明した。それに加え、最も一般的な単一場インフレーション模型を複数場の場合に拡張するために、先行研究の提案が誤りであることを示し、一般的な運動方程式まで導出をおこなった。本年度は、最も一般的な一成分スカラー自由度を持つ重力理論を最も一般的な多成分スカラーの理論に拡張するための基礎研究をおこなった。そのために、先行研究で提唱され、最も一般的な多成分スカラー理論と予想されている「一般化された多成分ガリレオン理論」を精査した。この理論に基づいてインフレーションモデルを構築し、線形揺らぎのしたがう2次の作用を導出した。その過程で、予想に反してこの理論は最も一般的ではないということを示した。真に最も一般的な理論をシステマティックに構築する研究は、現在進行中である。続いて、最も一般的な一成分スカラー場の理論の枠組みで、宇宙論的接続条件を背景時空と線形摂動に対して導出した。相転移により宇宙の状態方程式が急激に変化するなどといった状況下で、連続になる物理量は何かということが明らかになった。また、ミンコフスキ時空から宇宙が膨張を開始する新しい初期宇宙モデルを、最も一般的なスカラー場理論を用いて再定式化し、既存のこの種のモデルのすべてを含む一般的な作用を提案した。そして、このモデルに宇宙論的接続条件を適用し、ミンコフスキ時空から創成された宇宙が通常のビッグバン宇宙に接続されるための一般的な条件を導いた。本年度はさらに、最も一般的なスカラー場理論にもとづいてブラックホール摂動の解析もおこなった。摂動のパリティ奇モードについてはすでに研究が終了していた。今回は、同じ手法をパリティ偶モードに適用し、球対称真空時空が安定であるための一般的な条件を導出した。本研究の目的は、最も一般的な(単一場)インフレーション模型にもとづいてインフレーション宇宙論のさまざまな側面(原始揺らぎの非ガウス性、再加熱など)を調べ、最新の精細な観測成果と照らし合わせて初期宇宙模型を特定するための基盤作りをすることにある。本年度は、原始揺らぎの非ガウス性に関する研究を推進した。非ガウス性の定量化は、揺らぎの3点相関関数を評価することによっておこなわれる。そこで、最も一般的なインフレーション模型の枠組みで、通常は素朴に効果が小さいと考えられている原始重力波の寄与もすべて含めた完全な3点相関関数の表式を導出した。一般には複数の異なる項が非ガウス性に寄与するが、それら各項の波数依存性を明らかにしておくことにより、インフレーション模型を峻別したり、制限を課したりする際に役立てることができる。そこで、一般の場合に出現するすべての項について波数空間における「形」をプロットし、「形」が模型のパラメータにどのように依存するかを調べた。この「形」に関してはさらに詳細な解析が必要であり、また、実際の観測量である温度揺らぎに今回の結果を直接関連付けるために今後の研究が必要ではあるが、その段階に至る前の基礎的な研究は完了した。上記研究と並行して、最も一般的なスカラー場と重力の理論の知見を、温度揺らぎ以外の他の天文学的観測と関連付ける研究にも転用した。具体的には銀河団の重力レンズ観測を念頭に置いて、余分なスカラー自由度をもつ一般的な修正重力理論に観測的制限を与えるための基礎研究をおこなった。場の方程式が2階になるような最も一般的なスカラー・テンソル理論であるホルンデスキー理論を用いて、Galilean Genesisモデルを包括的に取り扱う手法を開発し、その過程で既存のGalilean Genesisモデルの拡張に成功した。Galilean Genesisモデルは、インフレーションの代替となり得る初期宇宙モデルとして提唱されたもので、無限の過去にミンコフスキー時空から膨張を開始する、すなわち初期特異点が存在しない、という興味深い特徴をもつ。既存のGalilean Genesisモデルには、(1)特定の具体的スカラー場理論にもとづいており、その複雑さのために本質的に重要なはたらきをしている理論の構造が見えない;(2)観測と整合的な、ほぼスケール不変な揺らぎを生成することが(素朴には)不可能であるという問題点があった。本研究で、既存のすべてのGalilean Genesisモデルを含む一般的な理論を同定したが、それは個々の特定の理論に依拠した解析と比べてはるかに単純で見通しのよいものとなった。これにより問題点(1)は解決された。また、一般化の過程で、ほぼスケール不変な揺らぎを生成することが可能なモデルのクラスが存在することが明らかになり、問題点(2)も解決された。その他に、GLPV理論と呼ばれるホルンデスキー理論のさらなる一般化(物理的自由度の数は保ちつつ、微分の階数に関する条件を外したもの)における弱重力場の性質に関する研究をおこなった。GLPV理論には、星の外側ではニュートン重力が再現される一方、星の内部で重力が変更を受けるという、既存の重力理論にはない著しい特徴があることが明らかになった。一般的なスカラー・テンソル理論として知られているホルンデスキ理論をさらに拡張する試みが昨年頃から盛んにおこなわれている。

この研究の進展を受けて、そのような理論を初期宇宙に応用し、インフレーション宇宙が平坦な時空から創生される、という新たなシナリオを提唱した。そのような宇宙進化を安定に実現する具体的なモデルの構築に成功した。また、同様の枠組みで、インフレーションで生成される重力波(だけ)を抑制するような機構を発案し、大き過ぎる重力波振幅のために観測的に棄却されているようなモデルも、観測と整合的なものへと改良可能であることを示した。同じ枠組みで重力波の非ガウス性を評価する研究もおこない、既知の結果をさらに広いクラスの理論に適用可能なものに拡張した。ホルンデスキ理論を、スカラー場が2つあるような理論へ拡張するため、まずはそのような最も一般的な運動方程式を決定した。しかし、運動方程式を導くような作用の決定は難しく、今後の課題として残されている。一般的なスカラー・テンソル理論において、ブラックホールの安定性解析をおこなった。既存の安定性判定公式が適用不可能な、スカラー場が時間依存性をもつようなブラックホール解が最近発見されたが、そのような解に対しても安定性を判定できるよう既存の手法をアップグレードすることに成功した。これにより、新しく発見されたそのようなブラックホール解がすべて不安定であることが明らかになった。アインシュタインの一般相対性理論を拡張した重力理論の諸側面を研究した。特に、そのような理論を宇宙論的観測により検証することを目指し、密度揺らぎと重力波の相互相関関数の解析をおこなった。また、そのような理論におけるブラックホールの安定性を判定する一般公式を導出した。そして、広いクラスのブラックホール解が不安定であることを証明した。それに加え、最も一般的な単一場インフレーション模型を複数場の場合に拡張するために、先行研究の提案が誤りであることを示し、一般的な運動方程式まで導出をおこなった。特に大きな問題はなく、順調に研究を進め、論文を出版しているため。宇宙論・重力今後も現在進めている研究をさらに発展させ、2015年度には当初の研究目的を達成する。当初の予定通り研究は進行し、順調に論文を出版できているため。本年度に実施予定であった「温度揺らぎの非ガウス性の評価」の研究について、ほぼ予定通りの進度でプロジェクトは進行している。それに加え、本年度の研究成果のうち、関連する周辺の研究にただちに応用可能なものを利用して副次的な成果を出すこともできた。2014年度には2つの国際会議に参加した。このうちの1つについては当初の予定を変更して、別の財源から支出した。このため、約35万円程度の繰越が発生した。研究の遂行にあたって、これまでのところ特に大きな問題はなかった。今後もこれまでと同様、論文を執筆し国際会議で発表するなど、精力的に研究を推進していく。温度揺らぎの非ガウス性の評価に関する研究を引き続き推進する。特に、2013年3月末に発表されたプランク衛星による最新の観測結果との比較検討をおこなう。並行して、インフレーション終了後の再加熱期におけるスカラー場のダイナミクスに関する研究を開始する。
おいしい煮物を作るための呈味成分の食材中への拡散に関する研究

二元拡散収着理論で解析して得られた、加熱処理した3種のじゃがいも中のNaClの拡散パラメータは、ペクチン含量と共に直線的に減少し、NaClの吸着座席はペクチンを含む領域にある事が示唆された。また、加熱処理した3種の魚すり身中のNaClの同パラメータは、荷電アミノ酸含量と共に直線的に増大し、NaClの吸着座席は同アミノ酸を含む領域にある事が示唆された。これらの荷電座席濃度に対する依存から、荷電座席が特定の領域に集まり、濃度と共にその含水率が減少または増加すると理解される。これらの結果は、食材一般の中でのNaClの拡散理解の基礎となる。豚肉中のNaClの拡散と味の関係を官能検査で調べた。3種の魚肉(タイ、タラ、メバチマグロ)のすり身試料を0.513mol/kg NaCl溶液に98°Cで浸漬し濃度プロファイルを測定した。これよりFickの拡散係数、Dを算出したが、いずれの試料でもD vs. Ctは極大を示した。この結果に二元収着理論を適用して4つのパラメータ、α、Sa、DT(p)、DT(L)を求めた。一方、3種の魚肉蛋白質中の荷電アミノ量を測定した。この荷電アミノ酸含量とSaおよびDT(L)との間には相関がみられた。水和した荷電アミノ酸領域が拡散に強く関与していることが示唆された。一方、僅かに上に凸の曲線を示す収着等温線を二元収着理論で解析し、2つのパラメータ、β、Kp'を得た。魚肉すり身中のNaClの拡散と収着も大根・凝固卵白・豚肉・ジャガイモと同様に、二元収着拡散理論により統一的に解釈することができた。これらの結果をまとめて報文にする予定である。また、ジャガイモに関する報文がJournal of Food Research (Vol.2,No.1, 66-79,2013)に掲載された。24年度の結果では、予備加熱したジャガイモ(シンシア種)の場合、NaClの二元拡散収着理論による解析より得られたラングミュアー型の熱力学的拡散係数(DT(L))は50°Cから70°Cの間で約3倍に増大し、拡散環境において転移があることを示唆した。また、3種のジャガイモ(シンシア・はるか・グラウンドペチカ)中のペクチン含量とラングミュアー型吸着座席濃度(Sa)との間には正の相関がみられた。25年度の結果では、シンシアより抽出濃縮したペクチンをDSCにより測定した結果、小さな吸熱過程がみられ、吸熱開始温度(To)と吸熱終了温度(Tc)はシンシア中のNaClのDT(L)の変化挙動とほぼ一致した。これらの結果より、ジャガイモ中のNaClの二元拡散の吸着座席はペクチンを含む領域にあることが示唆された。これらの結果については現在、投稿準備中である。豚ミンチ肉中の食塩の拡散は、ブロック肉中の食塩の拡散よりも速いことが分かった。官能評価により、ブロック肉よりもミンチ肉の方が、有意に色が明るく,軟らかく,塩味が強く、軟らかさが有意に好まれた(p < 0.01)。以上の結果より、組織構造が煮物の味やおいしさに関与することが示唆された。これらの結果をまとめて、日本調理科学会誌に投稿中である。ジャガイモ(シンシア種)の電子顕微鏡写真を観察した結果、98 °Cで予備加熱したものは、細胞内の澱粉が膨潤して、細胞間に隙間のある構造が観察された。予備加熱したジャガイモ(シンシア種)試料を0.513 mol/kg NaCl溶液に30、50、60、70、98 °Cで浸漬し、濃度プロファイルを得た。これよりFickの拡散係数、Dを算出したが、いずれの温度でも、D vs. Cは極大を示した。この結果に二元収着拡散理論を適用して、4つのパラメータ、α、Sa、DT(p)、DT(L)を求めた。2つの熱力学的拡散係数DT(p)、DT(L)は50 °Cと70 °Cの間で顕著に増大した。これは拡散経路である荷電領域の転移の影響を受けたものと推定した。予備加熱したジャガイモ(シンシア種)の1日経過後の吸熱量をDSCで測定した結果、開始温度(To)、ピーク温度(Tp)、終了温度(Tc)はそれぞれ、40.8 °C、62.4 °C、79.5 °Cであり、これは澱粉の老化によるものと考えた。DTの変化とはやや異なる温度帯であり、NaClのDTの変化は、荷電基を持つ蛋白質またはペクチン相の転移によるものではないかと考えた。

そこで、蛋白質含量の異なるジャガイモについて、98 °CでのNaClの収着を測定した。3種の試料、シンシア、ハルカ、デストロイヤの蛋白質含量と拡散のパラメータの間に相関関係は見られなかった。次に、これら3種のジャガイモ中のペクチン含量を測定し、拡散のパラメータとの間の相関関係をみると、αおよびSaとの間に強い相関を見出した。細胞間を満たしているペクチン中の拡散が律速となっていることが示唆される。僅かに上に凸の曲線を示す収着等温線を二元収着拡散理論で解析し、2つのパラメータ、β、Kp'を得た。拡散と収着は、二元収着拡散理論により統一的に解釈することができた。23年度のじゃがいもの研究の成果は、第22回国際家政学会(メルボルン)にて発表し、またJournal of Food Researchに掲載された。魚肉すり身中のNaClの拡散についても現在報文を作成中である。予備加熱した3種のじゃがいも中のNaClのFickの拡散係数、Dを得た。Dは大根や凝固卵白や豚肉と同様に、ある濃度で極大を示す濃度依存を示した。この曲線に二元収着拡散理論を適用し、4つのパラメータを得た。僅かに上に凸の収着等温線から、2つのパラメータ、β、Kp'を得ることが出来た。拡散と収着は、二元収着拡散理論により、統一的に解釈することができた。DSC測定による吸熱温度とDTの変化とはやや異なる温度帯であった。DSCの吸熱は澱粉の老化によるものと考えられるので、荷電基を持つ水和基質中のDTの変化とは異なる。これらのことを考慮しながら、現在投稿論文を作成中である。これまでの研究で、ジャガイモでは5070°CでNaClの拡散係数に大きな変化が見られた1)2)。これは基質中で相転移が起こったためと考えられる。このように、基質中の変化が拡散係数に影響するということは、拡散の律速が液体水中ではなく水和基質中にあるということを証明することになる。そこで、DSCによるジャガイモの吸熱の結果から相転移温度を測定し、拡散係数の変化と相転移温度との間に関連がみられるかを考察する。また、ジャガイモ3種(グラウンドペチカ、シンシア、ハルカ)のペクチン含量と拡散のパラメータとの相関関係を調べる。これらの結果から、食材中のNaClの拡散のモデルを確立する。さらに、呈味成分の大きく異なる試料を用いて官能評価を行う。味のしみ方とおいしさの観点から、定量的な呈味成分の分布と官能評価との関係を解析する。さらに、炭水化物性食品、タンパク質性食品についての二元収着拡散過程としての解析をまとめ、食材一般中の食塩の拡散過程を確立する。平成25年度には、これまでの研究をまとめて報文他とする。そのために投稿料が必要である。平成24年度には、マグロ・タラ等の魚肉について、平成23年度と同様の実験を行う。平成23年度の結果とあわせて、食材の化学組成の違いと、含水率および水の分布の違いが、食塩の拡散・収着挙動に及ぼす影響を、基質と食塩の相互作用に注目して解析する。DSCの吸熱の結果から、魚肉の基質の転移などの影響を明確にする。さらに、魚肉の組織構造を走査型電子顕微鏡を用いて解析し、実験結果と組織構造の間に関連が見られるかを考察する。平成24年度には国際家政学会で発表する平成25年度には呈味成分の大きく異なる試料を用いて官能評価を行う。
競合連想ネットの統計学的学習法による性能向上と工学への応用

関数の区分的線形近似を行うことのできる競合連想ネットに統計学的学習法を適用して性能向上を行い、工学応用における有効性を示した。具体的には、(1)競合連想ネットの統計学的学習法の構築とその解析、(2)非線形時変プラントの制御への応用、(3)音声時系列の区分的線形モデルによる解析と認識への応用、(4)移動ロボットのための距離画像処理への応用、を行い、本研究で開発した手法が、様々の変動するパラメータをもつ応用例においてロバスト性、汎用性、有用性をもつことを示した。競合連想ネットに統計学的学習法を適用して性能を向上させ,その工学的応用について検討することを目的とする.本年度は次の課題(1)について重点的に,(2)(4)については準備的な取り組みを行う研究実施計画を立て,ほぼ計画通り,以下に示す成果を得ることができた.(1)競合連想ネットの統計学的学習法の構築とその解析:バグサイズを可変とするバグ外推定による汎化能力向上を行うアルゴリズムを構築し,その解析を行った.その結果,バグサイズを可変とすることにより通常手法よりも高い汎化能力が得られ,バグ外推定により良好なパラメータの選択が行えることを示した.またベイズ法を導入する手法を提案し,汎化能力向上についての解析を行った.(2)非線形時変プラント(シリコンウエハ洗浄液温)の制御への応用:シリコンウエハ洗浄液の温度制御において,バギング法により学習と制御の繰り返しに対する高い安定性が得られることを示した.(3)音声時系列の区分的線形モデルによる解析と認識への応用:競合連想ネットのバギング学習結果を用いる話者認識手法を開発し,その認識率が通常のLPC法よりも向上できる原理を解明した.(4)移動ロボットのための距離画像処理への応用:競合連想ネットにより複数の距離画像から区分的平面を抽出し各距離画像を順次位置合わせするとともに,位置合わせの累積誤差を小さくする手法を開発した.競合連想ネットに統計学的学習法を適用して性能を向上させ,その工学的応用について検討することを目的とする.本年度は次の課題(1)(4)について,ほぼ計画通り,以下に示す成果を得ることができた(1)競合連想ネットの統計学的学習法の構築とその解析:バギング法とベイズ法を統合することにより性能向上できる場合を検討し,バグ数が非常に大きい時(5000以上)に性能向上が期待できることを示すことができた.またバグブースティングの一手法を開発して検討し、その性質を明らかにした(2)非線形時変プラント(シリコンウエハ洗浄液温)の制御への応用:シリコンウエハ洗浄液の温度制御で得られた成果をもとに,非線形プラントとして,ロープ長や荷重が変動するクレーンの制御にも適用して,手法の汎用性や有効性を示すことができた(3)音声時系列の区分的線形モデルによる解析と認識への応用:競合連想ネットのバギング学習結果を用いる手法とベイズ予測法を融合した多段認識法を構築し,その性質を検討した(4)競合連想ネットにより複数の距離画像から区分的平面を抽出し各距離画像を順次位置合わせするとともに,位置合わせの累積誤差を小さくする手法の性能評価を行うとともに,より汎用性の高い手法の開発を試みた競合連想ネットに統計学的学習法を適用して性能を向上させ,その工学的応用について検討することを目的とした.本年度は最終年度であり,課題(1)(4)についての成果は以下のようにまとめることができる。(1)競合連想ネットの統計学的学習法の構築とその解析:バギング法とベイズ法を統合することにより性能向上できる場合を検討し、バグ数が非常に大きい時(5000以上)に性能向上が期待できることを示すことができた。またバグブースティングの一手法を開発して検討し、そのいくつかの性質を明らかにすることができた。(2)非線形時変プラントの制御への応用:シリコンウエハ洗浄液の温度制御で得られた成果をもとに,非線形プラントとして,ロープ長や荷重が変動するクレーンの制御に適用し,よりロバストな制御手法として一時差分と複数の競合連想ネットを切り換える制御手法の提案と解析を行い、汎用性や有効性を示すことができた.(3)音声時系列の区分的線形モデルによる解析と認識への応用:競合連想ネットのバギング学習結果を用いる手法と単純ベイズ予測法を融合した多段認識法を構築し,その性質と有効性を示すことができた.(4)競合連想ネットにより複数の距離画像から区分的平面を抽出し各距離画像を順次位置合わせするとともに,位置合わせの累積誤差を小さくする手法としてパーティクルフィルタを用いる手法とLOOCV(Leave-OneImage-Out)クロスバリデーションを使用する手法を提案し、それらの性能評価を行い、従来より汎用性の高い手法であることを示した。なお、上記課題(1)においては、統計的学習の汎化能力の推定や実現に重要であると考えられているdiversity(多様性)の尺度として、従来の分散(variance)よりも歪度(skew)や尖度(kurtosis)が有効であることを示唆する結果が得られ、その根拠となる理論的枠組みの見通しもつけることができた。
順応効果を考慮したHDR画像の臨場感再現とその評価

本研究では,HDRからLDRへの適切なトーンマッピング手法の開発によって,LDRデバイスでの映像表現の限界の解決を行った.このとき,視覚の明暗順応および色順応特性を考慮する方法を考案した.また,主観評価と測色値との関係を考察し,適切な評価規範を検討した.さらに,ディジタルハーフトーニングの技術をディスプレイデバイスへ展開することによって,低明度部分の階調が粗くなるという問題点の解決に取り組んだ.本研究では,HDRからLDRへの適切なトーンマッピング手法の開発によって,LDRデバイスでの映像表現の限界の解決を行った.このとき,視覚の明暗順応および色順応特性を考慮する方法を考案した.また,主観評価と測色値との関係を考察し,適切な評価規範を検討した.さらに,ディジタルハーフトーニングの技術をディスプレイデバイスへ展開することによって,低明度部分の階調が粗くなるという問題点の解決に取り組んだ.高輝度FPDにおいて高臨場感HDR映像を再現することを最終目標として,平成22年度は,以下の3項目について取り組むことを目標としていた.[1]色順応を考慮したHDR画像のトーンマッピング法を開発する.[2]高輝度ディスプレイのマルチレベルハーフトーニング手法を開発する.[3]種々の色度,輝度をもつHDRシーンデータベースを構築する.それぞれの項目に対する実績を記す.[1]色順応を考慮したHDR画像のトーンマッピング技術の構築:先行研究で提案している昼光下におけるHDR画像のトーンマッピング法に対して,色温度予測手法を導入することによって,不完全順応を考慮したトーンマッピング技術を構築中である.既に,構築したアルゴリズムを用いて,白熱光源下において主観評価実験を進めており,良好な知見が得られつつある.[2]マルチレベルハーフトーニング技術の構築:ハーフトーニング手法を構築中である.予算の都合により,当初計画していたディスプレイを購入を次年度に延期したため,詳細な実証実験は次年度以降に行うこととした.[3]HDRシーンデータベースの収集:様々な色温度のHDRシーンについて,屋内外において撮影し,データの獲得を継続している.また,次年度以降に計画していた以下の内容について,今年度から着手した.[4]主観評価実験を通じた実シーンと再現画像の色度変化の解析:種々のトーンマッピング法による再現画像と主観評価値との関係について,被験者による予備実験を開始した.D65光源下とA光源下では,色度差と主観評価値との関係に異なる結果が得られており,さらに解析を進める予定である.高輝度FPDにおいて高臨場感HDR映像を再現することを最終目標として,平成22年度は,以下の5項目について取り組むことを目標としていた.[1]色順応を考慮したHDR画像のトーンマッピング技術を構築する.[2]マルチレベルハーフトーニング技術の構築.[3]HDRシーンデータベースの収集.[4]主観評価実験による解析と手法改善.[5]成果発表.それぞれの項目に対する実績を記す.[1]前年度までに検討したセンサ相関法による色温度予測に加えて,色温度変換手法を導入することによって,不完全順応を考慮したトーンマッピング技術がほぼ完成した.色予測精度も,屋内シーンに対しては良好な結果が得られた.現在,白熱光源下において主観評価実験による検証を進めている.[2]マルチレベルハーフトーニング技術に関して,理論構築はほぼ終了しているが,実時間で実現する実装部分に課題が残っている.[3]様々な色温度のHDRシーンについて,屋内外において撮影し,データの獲得を継続している.屋外シーンは,全方位HDR画像を定期的に計測してデータベース化を行っている.[4]A光を用いた屋内のHDRシーンに対して,種々のトーンマッピング法による再現画像を一対比較法により心理物理実験を行った.色,明るさ,コントラスト,細部の各属性について,いずれも提案手法により良好な再現が出来ていることが確認できた.引き続き、A光以外の照明光源に対するシーンに対しても検証を進める.[5]トーンマッピング部分を中心として,学会論文誌および発表において公表した.順応効果の部分は,学生の修士論文としては取りまとめたが,現在データを追加して学会論文として取りまとめ中である.高輝度FPDにおいて高臨場感HDR映像を再現することを最終目標として,平成23年度は,以下の5項目について取り組むことを目標としていた.[1]色順応を考慮したHDR画像のトーンマッピング法を開発する.[2]高輝度ディスプレイのマルチレベルハーフトーニング手法を開発する.[3]種々の色度,輝度をもつHDRシーンデータベースを構築する.[4]主観評価実験を通じて,実シーンと再現画像の色度変化を解析する.[5]HDRシーンの画像再現における客観的な評価規範を提案し,提案手法の検証を行う.それぞれの項目に対する実績を記す.[1]前年度までに,色順応を考慮したHDR画像のトーンマッピング技術の理論構築がほぼ完成に至ったことから,実験室に構築したHDRの実シーンに対して,心理物理実験を通じて検証を行った.その結果,シーンのレンジに依存して関数の傾きを変化させることが有用であることを発見し,改良を行った.[2]理論構築はほぼ終了し,実時間で実現する実装部分に課題が残っていた.プロトタイプ実装を試みて動作確認を行ったが,視覚的に切り替え速度が視認でき,引き続きシステム構築を継続する必要がある.[3]様々な色温度のHDRシーンについて,屋内外において撮影し,データの獲得を継続している.屋外シーンは,全方位HDR画像を定期的に計測してデータベース化を行っている.[4]屋内のHDRシーンに対して,明度,彩度,色相を意図的に変化させた再現画像を作成し,一対比較法により心理物理実験を行った.

好ましい色再現評価,メモリマッチング評価,実シーンと比較した評価の3種類を行い,彩度に対して有意に評価が関係する解析結果を得た.[5][4]の結果を受けて,主にメモリマッチングと実シーン比較の評価法において,適切な画像再現の評価規範の原案を作成した.さらに評価実験を進めて,提案規範の適切性の検証を今後継続予定である.