hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニワトリB細胞株を利用する抗体の分子進化システムの構築と応用

本研究は、DT40細胞の抗体遺伝子改変能力を利用して、抗体の分子進化システムを構築することを目的としている。昨年度、DT40細胞株において抗体遺伝子への突然変異と遺伝子変換の導入を厳密かつ任意に制御するために、突然変異と遺伝子変換に必須の因子であるAID遺伝子の発現をCre/loxPシステムを用いた遺伝子組み換えによって制御できる細胞株の育種を達成した。この細胞は、導入したCre-ERにより、4-hydroxytamoxyfen(4-OHT)添加時にloxPで挟まれたAIDの発現をON/OFFする。AIDの発現はGFPの発現でモニターし、AID OFFの時はピューロマイシン耐性として選択できる。本年度、この細胞の変異能力とスイッチ能力について評価した。4-OHTで48時間処理後、48時間追加培養したところ、OFF細胞から平均20%のGFP陽性細胞が出現した。このGFP陽性をセルソーターによって一細胞ずつ分離してAID ON細胞として培養した。2ヶ月間の継続培養後、ほぼすべてがGFP陽性であり、AIDの発現が安定して維持されていることが明らかになった。また、抗体軽鎖遺伝子上に蓄積された変異を解析したところ、解析した24クローン中13クローンで変異が認められ、DT40が本来有している能力に相当するあるいはそれ以上の変異能力を有していた。さらに、ON細胞を4-OHT処理したところ、平均50%のGFP陰性細胞が出現し、ピューロマイシン添加によりOFF細胞のみに純化できた。このOFF細胞から、再度の4-OHT処理でON細胞が出現し、ON細胞の単離、培養、OFF細胞へのスイッチが繰り返し可能であった。すなわち、この細胞を用いて、有用な変異体を取得後、AID OFFにより変異を固定し、再度ONにして抗体遺伝子に二次的変異を導入して改良することが可能になった。本年度は、DT40細胞株において抗体遺伝子への突然変異と遺伝子変換の導入を厳密かつ任意に制御するために、突然変異と遺伝子変換に必須の因子であるAID遺伝子の発現をCre/IoxPシステムを用いた遺伝子組み換えによって制御する系を構築した。Crerecombinaseの活性は、エストロゲンレセプターとの融合タンパク(Cre-ER)として発現させることにより調節した。Cre-ERは、通常は細胞質に存在するが、4-hydroxytamoxyfen (4-OHT)の存在下で核内に移行し活性を発現する。Cre-ER発現ベクターをDT40に導入し、Cre-ERを発現するDT40細胞を作製した。AID遺伝子を、DT40のゲノムDNAを鋳型としてPCRによってクローンニングした。その遺伝子をもとに内在性のAIDを破壊するベクターを作製し、DT40に導入してAID KO細胞を作製した。Cre/IoxPシステムによってAIDの発現を調節するために、CMVプロモーターの下流に反対方向のIoxP配列によって挟まれたAID cDNAを挿入し、AIDの反転によって発現が厳密に制御できるようにデザインした。また、AIDのon/offをモニターできるように、AID、IRES、GFPを同方向にタンデムに並べ、さらにピューロマイシン耐性遺伝子はAIDとは逆方向にしてGFPの下流に並べて、2つのIoxP配列の間に挿入した。Onの時にはGFP発現細胞として、offの時はピューロマイシン耐性として選択できる。Off型のベクターを構築してCre-ER発現AID KO DT40に遺伝子導入し、ピューロマイシン耐性株を取得した。この細胞に4-OHTを添加すると、GFP発現細胞がFACSで確認され、その発現はIoxP配列の反転とAIDの発現と並行して起こっていることが確認された。すなわち、AIDの発現調節が人為的に可能な細胞株の育種を達成した。

すなわち、この細胞を用いて、有用な変異体を取得後、AID OFFにより変異を固定し、再度ONにして抗体遺伝子に二次的変異を導入して改良することが可能になった。
亜熱帯性害虫オオタバコガの温帯への気候適応に関わる休眠特性と地球温暖化の影響

1.1994年の多発生から現在にかけて、日本で発生するオオタバコガは亜熱帯性昆虫であると考えられていた。しかし、温帯において採集された個体群においては既に温帯気候区への気候適応が達成されており、亜熱帯個体群と比較して温帯においてより確実に越冬できるような休眠誘導形質が確認された。また、温帯性の種である近縁種タバコガとの間には、主に休眠誘導に際しての低温要求性に関して差があることが明らかとなった。2.最近、オーストラリアの同種亜種に関する研究おいて、遺伝的構造に地理的傾向が無いことが報告された。大陸であるオーストラリアでは個体群間の遺伝子流動が頻繁に起きていることが示唆される。このオーストラリアで構築された休眠誘導時期の予測モデルを日本でのデータに当てはめてみたところ、予測が高度に当てはまる場合と、実際の休眠誘導が予測よりも早い場合とが確認された。オーストラリアのオオタバコガ個体群では本研究において確認された亜熱帯個体群タイプが大半を占めること、また、日本の温帯に適応した個体群では亜熱帯個体群において予測される休眠誘導時期よりも早く休眠が誘導されることが予想された。今後、休眠誘導形質における詳細な個体群間比較を検討することが必要である。3.農業害虫である本種の発生量予察を試みた。ある年の総発生量と相関すると期待されるパラメータ、「当年春の越冬後の発生量」、「当年夏の気温」、「当年夏の降水量」を13府県のトラップデータに関して一般線形モデルに当てはめた。その結果、「当年春の越冬後の発生量」が唯一有意な説明変数であり、これまで考えられていた「高温少雨の夏に本種が多発生する」という傾向は支持されないことが明らかとなった。また、「ある年の総発生量」は「翌年春の越冬後の発生量」に強い影響を与えることも明らかとなった。本種の今後の発生に対する注意の喚起が必要である。1.亜熱帯性昆虫が温帯へ侵入した際に新たな気候適応を獲得する可能性を、オオタバコガを材料として検証した。また地球温暖化との関連において近年日本で見られている本種の多発生の原因を考察した。2.温帯で採集されたオオタバコガ個体群と亜熱帯の個体群の休眠誘導率を実験室内にて比較した。発育期間中に温度と日長が変化する条件下では温帯個体群の方が高い休眠率を示した。亜熱帯個体群が休眠性を欠いているのではない、という先行研究の結果と合わせると、変温変日長に対する休眠誘導反応が個体群間で異なるという仮説が立証された。3.室内で確認された個体群間変異が実際の温帯野外条件においてどのように発現するのかを確かめた。その結果、オオタバコガでは温帯の個体群も亜熱帯の個体群も初秋から晩秋にかけてほとんど変わらないタイミングで休眠を誘導した。亜熱帯個体群もある時期以降に発育した個体では休眠誘導率は100%となり、温帯個体群と遜色のない休眠性を有していることが確認された。しかし、室内実験で確認された個体群変異が野外でそのまま発現しているわけではないことが示唆された。4.オオタバコガは温帯個体群でも亜熱帯個体群でも休眠を誘導した個体の越冬中生存率は高く、本種の越冬の成否にはタイミングよく休眠を誘導することが重要であるとした先行研究を裏付けた。5.本種の休眠誘導に適した条件とは「低すぎない低温」が早くに訪れ、遅くまで続くことである。日本で初めて本種の大発生が確認された年の前年(1993年)にはこの時期が長く続いた。この時期の長さが翌年の発生量の予察に応用できる可能性が確認された。また、この時期の終了が地球温暖化の影響で年々遅くなっている。今後、本種の発生シーズンが延長することが危惧される。

その結果、「当年春の越冬後の発生量」が唯一有意な説明変数であり、これまで考えられていた「高温少雨の夏に本種が多発生する」という傾向は支持されないことが明らかとなった。また、「ある年の総発生量」は「翌年春の越冬後の発生量」に強い影響を与えることも明らかとなった。本種の今後の発生に対する注意の喚起が必要である。
離島・へき地で働く看護職者のキャリア発達支援と継続教育方法の検討

離島・へき地における看護実践の特徴は、高度な知識と実践技術をもつジェネラリストであること、実践領域が多岐にわたること、医療全般の専門職としての役割を託されることなどが挙げられる。沖縄県の離島・へき地の看護職者は、その地理的特性から継続教育の機会を得にくく、知識・情報の入手手段も限られており、専門職としてのキャリア発達支援として、離島・へき地へ直接出向く支援、ICT等を使用した遠隔支援両方の「支援を届けるシステム」を構築する必要があると考える。また、離島・へき地での実践に必要な心得や生活者として自身を投入する秘訣などの「経験知」「実践知」を蓄積し、継続教育・キャリア発達支援プログラムに組み込む。
Toll-like receptorによるMAPK活性化機構と細菌感染症での役割

MAPキナーゼはその活性化ループのスレオニンとチロシンのリン酸化によって活性化される。スレオニンとチロシン両者を脱リン酸化してその活性を制御するのがDual specificity phosphatase(DUP)である。我々はToll-like receptor(TLR)シグナルで誘導される新規のDUP16をクローニングした。このDUPは特異的にJNKの脱リン酸化をおこすことがわかった。成熟T細胞にのみに発現するlck-distalpromoterでDUPI6とそのシステインをセリン置き換えたdominant negative(DN)DUP16を発現したトランスジェニック(Tg}マウスを作製した。TgマウスのナイーブT細胞を用いて抗CD3抗体/抗CD28抗体で刺激しIFN-γ、IL-4、IL-2の産生を調べたところ、DUP16-TgマウスでIL-2,IL-4産生の低下が、dominant negative Tgマウスで増強が認められたが、IFN-γ産生は差を認めなかった。Listeriaと卵白アルブミン(OVA)に対するTh1/Th2応答を検討した。ListeriaおよびBCGを感染させて、臓器内菌数を調べたところ、DUP16-Tgマウスで菌数の低下、dominant negative DUP16-Tgマウスで菌数の増加を認めた。さらにListeriaまたはBCG特異的抗原で刺激した細胞内サイトカインによってTh1機能分化を調べたところ、DUP16-TgマウスでTh1細胞数の増加、dominant negative DUP16-TgマウスでTh1細胞数の低下を認めた。これらの結果よりT細胞に発現されるDUP16はTh1細胞の産生・維持にはネガティブに働くと考えられる。T細胞に発現されるDUP16は早期のTh2細胞応答を制御することによってTh1応答を増強すると考えられる。T細胞における細菌由来のリガンドを認識するToll-like receptor(TLR)およびT細胞レセプター(TCR)からのMAPキナーゼの活性経路とその制御機構を解析し、生体防御機構におけるMAPキナーゼの役割をin vivoで明らかする。本年度はJNKを特異的に脱リン酸化を抑制する脱リン酸化酵素(DUP16)を成熟T細胞にのみに発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製してT細胞におけるJNK活性化の役割を検討した。胸腺細胞、リンパ組織(脾臓、リンパ節、パイエル板、腸管上皮間リンパ球)、非リンパ組織(肝臓、粘膜固有層)でのT細胞の分化に変化は認められなかった。TgマウスのナイーブT細胞を用いて抗CD3抗体で刺激してJNKの活性化をc-JUNのリン酸化で検討したところ、TgマウスでJNK活性の早期低下が認められた。さらにIL-4などのTh2タイプのサイトカインの産生が抑制された。このTgマウスにListeria monocytogenesおよびMycobacterium bovis(BCG)を感染させて、臓器内菌数を調べたところ、Tgマウスで菌数の低下を認めた。さらにリステリア抗原およびマイコバクテリア抗原(PPD)特異的CD4Th1細胞の産生を細胞内サイトカインによってTh1機能分化を調べたところ、TgマウスでTh1細胞応答の増加を認めた。これらの結果よりT細胞に発現されるJNK制御によってTh1細胞の産生・維持されていると考えられる。次にこのTgマウスに卵白アルブミン(OVA)/Alumで免疫して、OVA特異的抗体産生を調べたところ、IgEの産生が低下していた。さらにOVA特異的CD4Th2細胞の産生を細胞内サイトカインによって調べたところ、TgマウスでTh2細胞応答の有意な低下を認めた。これらの結果よりT細胞に発現されるJNK制御によってTh2細胞応答が制御されていると考えられる。

T細胞における細菌由来のリガンドを認識するToll-like receptor(TLR)およびT細胞レセプター(TCR)からのMAPキナーゼの活性経路とその制御機構を解析し、生体防御機構におけるMAPキナーゼの役割をin vivoで明らかする。MAPキナーゼはその活性化ループのスレオニンとチロシンのリン酸化によって活性化されるが、MAPキナーゼ活性は多くの場合継続刺激下においても可逆的である。これを司るのが、スレオニンとチロシン両者を脱リン酸化するDual specificity phosphatase(DUP)である。我々がクローニングしたDUP16は3種のMAPキナーゼのうち特異的にJNKの脱リン酸化をおこすことがわかった。昨年度はDUP16をT細胞特異的に発現したトランスジェニック(Tg)マウスを作製し、解析した。本年度はDUP16のシステインをセリン置き換えたdominant negative (DN)DUP16をT細胞特異的発現したTgマウスを作製した。DNDUP16TGマウス胸腺細胞、リンパ組織(脾臓、リンパ節、バイエル板、腸管上皮間リンパ球)、非リンパ組織(肝臓、粘膜固有層)でのT細胞の分化に変化は認めらなかった。DNDUP16TgマウスのナイーブT細胞を用いて抗CD3/CD28抗体で刺激してJNKの活性化をc-JUNのリン酸化で検討したところ、DNDUP16TgマウスでJNK活性の遷延化が認められた。さらにIL-2よびIL-4のサイトカインの産生が増強していた。このTgマウスにListeria monocytogenesを感染させて、臓器内菌数を調べたところ、DNTgマウスで菌数の有意な増加を認めた。さらにリステリア死菌抗原およびLLO特異的CD4Th1細胞の産生を細胞内サイトカイン染色およびELISA法によってTh1機能分化を調べたところ、TgマウスでTh1細胞応答の低下を認めた。これらの結果よりT細胞に発現されている内因性DUP16は早期のJNK活性を制御することでTh1/Th2細の分化を調節していると考えられる。
芳香族ケイ素化合物、実験と理論

ベンゼンには幾つかの原子価異性体が存在しベンゼンは芳香族性の寄与により最安定であり、ビスシクロプロペニルは最も不安定な原子価異性体である。一方、ケイ素を含む化合物では芳香族安定化がどのに寄与するのか。本研究は、その骨格にケイ素を導入したシラビスシクロプロペニルを合成しその原子化異性反応による、シラベンゼンを検討した。ジシラアントラセンについても同様に報告する。ビスシクロプロペニルの骨格の二原子をケイ素に置き換えたジシラベンゼン原子価異性体の一つであるジシラビスシクロプロペニルは、ビスシラシロプロペンより合成し、熱、銀イオンにより2,5-ジシラベンズバレン、光により1,6-ジシラベンズバレンに異性化する。ベンゼン、デュワ-ベンゼン、ベンズバレンの三つの異性体の理論的計算では、デュワ-ベンゼンとベンズバレンの間のエネルギー差は小さく、置換基により異なる異性体が予測される。そのジメチル体の熱異性化反応は、ジシラベンズバレンとジシラデュワ-ベンゼンが得られ、これはケイ素を骨格にしたデュワ-ベンゼンとして最初である。これはジシラビスシクロプロペニルの熱異性化が、ジシラデュワ-ベンゼンを生成した後、立体反発の少ないジシラベンズバレンへの異性化を予測する。ジシラアントラセンは、そのジアニオンの合成とその酸化を検討した。ジヒドロジシラアントラセンと金属リチウムの反応より、ダイマーを高収率で生成する。ヒドロシラン類から直接ケイ素-ケイ素結合の形成が起きる初めての例である。このダイマーと金属試薬よりジアニオンを生成し、種々の対応するケイ素環状化合物を合成する。電子受容体との酸化反応によりダイマーが得られ、ジシラアントラセンの中間体が予測された。以上より、ベンゼンの骨格にケイ素を導入した場合には異性化およびシリルアニオンの酸化によりシラベンゼンの生成の可能性を有し、芳香族性の減少を示した。イスラエル工業大学との共同研究による環内にケイ素を含む、新規なケイ素芳香族化合物の生成を目標として、ジシラアントラセンについて検討した。この化合物の合成は、ケイ素アニオンの生成とその酸化反応によるケイ素ラジカルの生成であり、また、ジシラアントラセンおよびそのジアニオンの安定に対する理論的考察である。ジシラアントラセンジアニオン生成は、9、10-ジシラ-9,10-ジヒドロアントラセン(1)を金属リチウムで処理すると、ジシラアントラセンの2量体(2)を高収率で生成する。この反応はSi-Hがリチオ化された後、更にもう一分子のSi-Hと反応してSi-Si結合を生成したものである。2を更にLiまたはKで処理すると目的としたジシラアントラセンジアニオン(3)が生成する。ジアニオン3の構造は一つのリチウムが二つのケイ素を繋ぐような架橋型をとる構造がもっとも安定な状態であり、それぞれトランスやシス体のジアニオンの生成は見られなかった。架橋構造3はクロロシラン類との反応により、その構造が確認される。またab Initioによる理論的計算ではジシラアントラセジリチオのシス体は架橋構造よりも34.2kcal/mol,トランス体は25.7kcal/mol不安定である。一方、酸化剤としてのジブロモエタン存在では、9、10-ジシラアントラセンの2量体、2を生成する。この反応ではジアニオンが2電子酸化され、ジシラアントラセンジラジカル(4)を経て得られたものと見られる。4の極限

構造式はそれぞれ芳香性を有する9、10-ジシラアントラセンであると考えられる。この芳香族性ジシラアントラセンビラジカルの電子構造はab Initio計算により、9、10-位が結合したデユ-ア型が、一重項平面構造(D2d)より17kcal/mol安定であり,三重項のベント型(Cs)は3.7kcal/mol不安定である。昨年度のジシラアンスラセンの検討に引き続き、ケイ素化合物の芳香族性について検討した。ビスシクロプロペニルの骨格の一原子をケイ素に置き換えたモノシラベンゼン原子価異性体である3,3-モノシラシクロプロペニル(1)の合成を試みた。シクロプロペニル基を有するジクロロシランをビストリメチルアセチレン存在下リチウムと反応させたところ、目的とする(1)は得られず、シラシクロブタジエンを経たと考えられる化合物が得られた。これらの結果を考察するために、ベンゼン、デュワ-ベンゼン、ベンズバレンの三つの異性体について分子軌道計算(HF/3-21G^*)を行なった。ジメチルジシラビスシクロプロペニルについては、フェニル基のものと同様にビスシリランを合成し、ビストリメチルシリルアセチレン溶液中で熱分解することにより合成した。化合物8の熱による異性化反応を試みたところ、フェニル基の場合とは異なりジシラベンズバレンとジシラデュワ-ベンゼンが得られた。ジシラデュワ-ベンゼンはケイ素を骨格に有したデュワ-ベンゼンとしては初めての合成例であり、NMRスペクトルおよび酸素での捕捉反応により同定した。これらの結果をもとにジシラビスシクロプロペニルの熱異性化について考察してみると、ジシラデュワ-ベンゼンがまず生成した後、立体反発がより少ないと考えられるジシラベンズバレンへさらに異性化する経路と、デュワ-ベンゼンとジシラベンズバレンが同時に生成する経路の二つの可能性が考えられる。ジメチルジシラビスシクロプロペニルとAg^+との反応においてはジシラベンズバレンは生成せず、低収率ながらも主生成物としてジシラデュワ-ベンゼンが得られることがわかった。以上の結果から、ベンゼンの骨格にケイ素を導入した場合には異性化反応によってベンゼンは得られず、芳香族性による安定化が減少していることが示された。今後は、ジシラデュワ-ベンゼンからジシラベンゼンへの可能性について検討している。
Nectin-Afadin系による細胞間接着の制御機構

細胞間接着は、単に細胞同士の接着のみならず細胞の極性、増殖、運動などの様々な細胞機能に必須の役割を果たしている。上皮細胞の細胞間接着にはタイトジャンクション(TJ)、アドヘレンスジャンクション(AJ)が存在する。これまで、AJでは主にCadherin-Catenin系が機能していることが明らかとなっている。近年、私共はAJに局在する新しい細胞間接着機構Nectin-Afadin系を見出している。接着分子Nectinは少なくとも4つ(Nectin-1,-2,-3,-4)のメンバーからなるファミリーを形成し、アクチン結合タンパク質Afadinと結合する。NectinはAfadinを介してアクチン細胞骨格、Cadherin-Catenin系、そしてTJの構成分子ZO-1と直接または間接的に相互作用している。本年度の本研究において、さらにNectin-Afadin系の解析を行い、以下の結果を得た。1.Nectin-1と-3の細胞内領域に極性分子の一つであるPAR-3が直接結合することを明らかにした。この研究はNectinにAfadin以外のタンパク質が結合することを初めて明らかにし、Nectinが直接的に細胞極性の形成に関与する可能性を示した。2.Nectinはメンバー同士の異分子間でトランスな接着活性を有しており、Nectin-2と-3の異分子間接着活性が精巣におけるセルトリ細胞-精子細胞間の異種細胞間接着の形成に重要な働きをしていることを明らかにした。3.Nectinと構造の類似する分子をデータベース検索した結果、6つのNectin様分子が存在しており、これらをNectin-like molecule (Necl)と分類した。6つのNeclのうちNecl-1と-2はNectinと同様に同分子間で接着活性を示し、さらにNecl-1はNectin-1、-3、Necl-2と、Necl-2はNectin-3と異分子間の接着活性をもつことを明らかにした。また、Necl-5は同分子間では接着活性をもたないが、Nectin-3とだけ異分子間の接着活性をもつことを明らかにした。この研究からNectinがさらに多様な接着様式をもつ可能性が明らかとなった。
法の支配と行政法理論-デュー・プロセスを中心に

伝統的な行政法理輪は、行政法の基本原理として、(1)法律の法規創造力、(2)法律の優位、(3)法律の留保の3原則を維持してきた。しかし、これは明治憲法下の天皇主権(立憲君主制)には適合的な理論であって、国民主権の日本国憲法には相応しくない。むしろ日本国憲法の根底にある「法の支配」の原理に適合的な行政法原理及び理輪を創造する必要がある。そこで、本研究は英米法を淵源とする「法の支配」及びそのアメリカにおける発展形態であるデュー・プロセスの法理に着目し、その分析の中から普遍的行政法理論の示唆を得るとともに、日本国憲法に適合的な基礎理論の構築を目指したものである。行政法の体系は、(1)行政組織法、(2)行政作用法(3)行政救済法からなるが、本研究の重点は(2)の行政作用法にある。そこでは国民代表議会の意思が国民の意思として政策に具体化され、行政権はこれを忠実に実現することが求められる。これが実体法的要請である。他方、主権者国民は単なる行政の客体ではなく、行政作用の局面において法規範が忠実に実現されるかを監視する権利を有する。これが手続的権利である。アメリカ法でもデュー・プロセス論は初期には実体的側面が注目されたが、現在では手続的側面に重点がおかれるようになった。本研究が着目したのはデュー・プロセスの根底にある価値論である。手続そのものからは、正確性、能率性、受容性の価値が引き出されるが、近時は、これに政府決定が個人の尊厳に関ることを強調して再構成する主張がある。本研究は、日本国憲法に相応しい行政法理論の構築を目指したものである。すなわち、伝統的な行政法理論は、明治憲法下の立憲君主制を前提にしたものであるが、それが未だに国民主権の日本国憲法の下で通用することはおかしいと考え、日本国憲法の基本原理である「法の支配」を基礎に新しい行政法理論の構築を目指したものである。本研究の基本的視角であるデュー・プロセス論は、従来、憲法31条の適正手続ないし13条の幸福追求権の下で論じられてきており、いわば憲法学の分野で議論されてきたにすぎない。しかし、私は《デュー・プロセス論は行政法活動を貫く原理として機能すべきだ》との仮説をもっており、行政法の基本原理に組み込まれるべきものと考えている。もちろん、行政活動は法律に基づく必要があり、その意味で行政法は政策実現を目的としいている。また、行政は所定の制度を前提とするが、これもまた法律によって作られるという関係にあることを知らなければならない。本年度は、一方で、その原点であるデュー・プロセスの概念を生み出したアメリカの論文の読破に勢力を注いできたが、他方、目下、制度的改変が行われている大学政策の中に具体的素材を見出したいと考えた。そして、「学問の自由と大学の自治」と題する論文の執筆に力をいれた。これは2005年度前半に大浜啓吉編『公共政策と法』(早稲田大学出版)に掲載する予定である。伝統的通説は、行政法の基本原理として、明治憲法で確立した、(1)法律の法規創造力、(2)法律の優位、(3)法律の留保の3原則を維持してきた。しかし、これは天皇主権(立憲君主制)には適合的であったであろうが、国民主権の日本国憲法には相応しくない。むしろ英米法を淵源とする「法の支配」に調和する行政法原理を創造する必要がある。本研究は、アメリカで発展したデュー・プロセスの法理に着目し、その分析の中から普遍的行政法理論の示唆を得るとともに、日本に適合的な基礎理論の構築を目指したものである。

本研究が着目したのはデュー・プロセスの根底にある価値論である。手続そのものからは、正確性、能率性、受容性の価値が引き出されるが、近時は、これに政府決定が個人の尊厳に関ることを強調して再構成する主張がある。研究の成果として、私の行政法理論を集約した「行政法総論」(岩波書店、06年度7月刊)の改訂版において、≪行政法の基礎理論≫を全面的に書き換える予定である。
核膜の高分子拡散バリア能の再評価

細胞の核は核膜と呼ばれる膜により細胞質から隔てられている。核膜は細胞分裂時に崩壊し、染色体の分離が終了した後、再び形成される。核膜の高分子透過に対するバリアは細胞分裂直後に形成され、細胞周期を通して不変であるというのが現在のモデルである。今回、細胞分裂直後の核膜の透過性変化を、紫外線照射により蛍光特性を変化させることのできる蛍光タンパク質KikGRを用いて調べた。その結果、細胞分裂直後は透過性が非常に高いことを明らかにした。研究の目的は、細胞分裂後の核膜の透過性の変化を検討することである。HeLa細胞に紫外線を照射することにより蛍光特性を緑色から赤色に変化させる(フォトコンバージョンする)ことのできる蛍光タンパク質KikGRを発現させ、細胞分裂後の核膜透過性の変化を検討した。KikGRは4量体を形成し、その分子量が約103kであるため、「分子量60k以上の分子は核膜を単純拡散により透過できない」という通説によれば、細胞質にとどまるはずである。しかしながら、細胞質部分に405nmのレーザを照射し、赤色化したKikGRの核内への拡散を観察すると、細胞質分裂後30分は核膜を透過できることが明らかとなった。また、mECFP(monomeric enhanced cyan fluorescent protein)をKikGRに融合し、分子量約210kのタンパク質の挙動を観察すると細胞質分裂後約10分は細胞質から核へmECFP-KikGRは拡散可能であることがわかった。本研究の発見は、前述の「分子量60k以上の分子は核膜を単純拡散により透過できない」という通説を覆すものである。様々な研究結果の解釈がこの通説に基づいてなされており、その解釈は間違ったものである可能性がある。また、レトロウイルスは細胞分裂をする細胞にのみ感染するが、本研究で明らかとした細胞質分裂後数十分の間に感染が成立する可能性がある。レトロウイルスの感染機構の解明に貢献する可能性が高い。その核膜は細胞分裂時に崩壊し、染色体の分離が終了した後、再び形成される。核には細胞の設計図である遺伝子が存在するため、細胞質との間の物質の輸送は厳密にコントロールされている。物質のやりとりは核膜上に存在する核膜孔と呼ばれるチャネルにより行われている。核膜孔は単純拡散によっては分子量約60k以上の分子は透過できない。そのバリアは細胞分裂直後に形成され、60k以上の分子は細胞周期を通して核内へ拡散できないというのが現在のモデルである。この蛍光タンパク質は分子量103kであり、核膜を透過できないはずである。細胞周期の間期においては確かに細胞質から核への拡散はほとんど観察されなかった。しかしながら、細胞分裂後、30分間は細胞質から核への拡散が観察された。さらに、分子量が210kの分子の拡散を調べると、細胞質分裂後、約10分は細胞質から核への拡散が観察された。つまりバリアは細胞分裂直後はゆるいことが明らかとなった。この時の細胞から核への物質の能動輸送能を調べると、細胞質分裂直後からその機能は働いていることがわかった。つまり、能動輸送により積極的に細胞質から核へ物質の取り込みを行っているが、一方で核を細胞質から隔てるべき核膜はゆるいことがわかった。これまでは核膜の透過性は細胞周期を通じて一定であると考えられてきたが、細胞分裂直後は透過性が非常に高いことを明らかにした。本発見は細胞の働き方を考える上で重要な知見である。
脳内生体情報を用いた計算・図形処理過程における学習モデルの構築

本研究の目的は,計算課題と図形課題遂行時の脳活動を計測・分析することを通して学習モデルの構築を行い,指導方法の改善に活かすことである。大学生延べ51名,小学生延べ16名を対象に,計算課題と図形課題を用いて脳活動計測を実施した結果,課題の種別,難度の差,方略獲得の有無によって脳活動に特徴的な傾向が生じることが明らかになった。それをもとに学習モデルの構築と,脳活動データの教育への応用を提案した。目的:本研究の目的は,数学教育における代数領域と幾何領域を対象とし,近赤外線による光計測装置による課題遂行時の脳内のヘモグロビン濃度変化を測定・分析することを通して,生理学的データによる学習モデルの構築を行うことである。方法:光計測装置による計測実験に適した実験課題を開発し,大学生を被験者として実験を実施し,学習モデルの構築を行う。代数課題として,連立方程式のアルゴリズムを説明する課題を,また,幾何課題として,合同図形作製に関するタングラムを用いた課題を開発した。大学生を被験者として,代数課題9名,幾何題開17名,計26名を対象に,光計測装置による計測実験を行った。成果:代数課題では,連立方程式の解答時と説明時とでは,ヘモグロビン濃度変化に差異が生じることが明らかになった。解答時にはヘモグロビン濃度の上昇が見られ,説明時にはヘモグロビン濃度の上下変化が見られる等,課題遂行の方法の違いにより,異なる結果となった。また,幾何課題では,複数回の課題遂行により,方略を獲得した被験者は,ヘモグロビン濃度の上昇が抑制され,最後まで方略が未獲得の被験者は,ヘモグロビン濃度の上昇が継続するという結果となった。代数課題における,解答時と説明時の脳内変化の差異は,問題を解くという行為と,他者に説明するという行為が,異なる脳活動を要請していることを示唆するものであり,他者へ説明することの教育的意義を検討する上での生理学的データとなる可能性が認められた。また,幾何課題における,方略獲得の有無の問題は,図形の構成要素を瞬時に判別することが可能となるかどうかといった幾何課題特有のものであり,学習効果を高めるための方策を考える上での知見を得る際に有効なデータとなる。今後の課題:上記の実験内容を小学生用に改良し,実際に学習過程にある学齢期の児童におけるデータ取得とその特徴を解明することである。本研究の目的は,数学教育における計算領域と図形領域を対象とし,課題遂行時の脳活動を計測・分析することを通して学習モデルの構築を行い,それらを指導方法の改善に活かすことである。計算課題として除法虫食い算課題を,図形課題としてタングラム課題を設定し,小学生を対象として,課題遂行時に定期的なヒントを提示することにより,課題方略獲得過程における前頭前野部のヘモグロビン濃度変化の特徴を分析し,各領域の学習モデルの構築を行った。また,難度の異なる3種類の加法をランダムに提示する課題を設定し,大学生を対象として脳活動計測を実施し,学習モデルの精緻化に努めるとともに,双方の実験をもとに指導方法の改善について検討した。小学生8名に対する計算,図形課題の実験分析の結果,課題方略の獲得の有無によって,ヘモグロビン濃度変化に差異が生じることが明らかになった。とりわけ,計算課題では,被験者の方略獲得の有無により脳活動データに大差が見られ,方略未獲得群ではヘモグロビンが上昇を続けるという学習者の特性(学習モデル)が検出されたことから,方略獲得に関する十分な指導の必要性が示唆された。図形課題では,方略の獲得の有無では大差が見られず,問題別の脳活動データに大差が見られるという学習モデルが検出されたことから,一つの解法に習熟させるよりも,多くのタイプの問題に取り組ませることの必要性が示唆された。一方,大学生25名に対する加法課題の実験分析の結果,課題の難度とヘモグロビン濃度の高低が対応する被験者は16名であり,難度と脳活動が対応するという学習モデルが検出された。また,それらが対応しない被験者の場合,難度による解答時間や正答率の差が小さい等,被験者が難度差を感じていないことが明らかになったことから,一斉授業であっても各学習者に適正な難度の問題を提供することの重要性が,脳活動データにおいても検証された。
変成岩組織と同位体組成の複合解析による地殻流体輸送メカニズムの研究

沈み込み帯における流体の挙動,物質移動のメカニズムを調べる為に,沈み込み帯起源の広域変成帯である三波川変成帯について,野外調査,室内分析,データ解析および数値シミュレーションを行った.特に変成作用における流体活動は,地球の物質循環,沈み込み帯における地殻の変形,火山,地震の発生に大きな影響をもつにも関わらず,その流体量については手法によって全く見解が異なる.本研究では従来の研究での不確定性の元となっている源岩組成のバラツキと変成反応による物質移動を区別する為に,鉱物反応に基づいた物質移動を定量的に評価した.調査地域である四国三波川変成帯の上昇期は,沈み込み帯上盤側の温度圧力条件を経験しており,沈み込み上盤側のアナログ物質である.本年度は,変成岩上昇時の吸水反応を記録している塩基性片岩について,昨年度までの鉱物化学組成,鉱物モード比,全岩微量元素組成,鉱物微量元素組成データに加えて,全岩主要元素組成(XRF),全岩Sr-Nd-Pb同位体組成(TIMS)を測定,またplagioclaseの形状解析,詳細な熱力学解析,および沈み込み帯の温度場数値計算を行った.これらの多次元データの複合解析から,(1)主要元素・微量元素の挙動は,岩石のサンプルスケールを超える鉱物溶解沈澱によって説明できること,(2)岩体スケールでの溶解沈澱とそれに伴う主要元素の移動が起こっていたこと,(3)物質移動と勢断変形がカップリングしていること,(4)これらの現象が起きた当時の沈み込み帯のセッティングは,海嶺沈み込みによる高温度場で説明できること,が示された.この岩体スケールの溶解沈澱による主要元素の移動は,変成作用時の大量の流体フラックスを示し,従来の変成岩岩石学で仮定されてきた全岩組成一定の仮定を覆すだけでなく,プレート境界地殻深部での変形機構が流体流入に起因する大規模スケールの溶解沈澱クリープに支配されていることを示唆する.沈み込み帯における流体の挙動,物質移動のメカニズムを調べる為に,沈み込み帯起源の広域変成帯である三波川変成帯について,野外調査,室内分析,データ解析および数値シミュレーションを行った.特に変成作用における流体活動は,地球の物質循環,沈み込み帯における地殻の変形,火山,地震の発生に大きな影響をもつにも関わらず,その流体量については手法によって全く見解が異なる.本研究では従来の研究での不確定性の元となっている源岩組成のバラツキと変成反応による物質移動を区別する為に,鉱物反応に基づいた物質移動を定量的に評価した.調査地域である四国三波川変成帯の上昇期は,沈み込み帯上盤側の温度圧力条件を経験しており,沈み込み上盤側の大陸地殻のアナログ物質である.本研究では,変成岩上昇時の吸水反応を記録している塩基性片岩を採取し,その鉱物化学組成(EPMA),鉱物モード比(EPMA),全岩主要元素組成(XRF),全岩微量元素組成(ICP-MS),鉱物微量元素組成(LA-ICPMS)を測定した.その結果,角閃石の組成から熱力学的に定義される吸水反応進行度と全岩化学組成に相関があることが明らかになった.吸水反応の進行と共に流体不動元素(Ti,Nbなど)が一旦上昇し,さらに反応進行度が高くなると流体不動元素(Ti,Nbなど)が減少する.このような主要元素,微量元素の挙動は,岩石のサンプルスケールを超える鉱物溶解沈澱によって説明でき,角閃石の成長組織と整合的である.さらに溶解卓越サンプルと沈澱卓越サンプルの岩体内の分布から,岩体スケールでの溶解沈澱とそれに伴う主要元素の移動が起こっていたことが明らかになった.この岩体スケールの溶解沈澱による主要元素の移動は,変成作用時の大量の流体フラックスを示し,従来の変成岩岩石学で仮定されてきた全岩組成一定の仮定を覆すだけでなく,プレート境界地殻深部での変形機構が流体流入に起因する大規模スケールの溶解沈澱クリープに支配されていることを示唆する.沈み込み帯における流体の挙動,物質移動のメカニズムを調べる為に,沈み込み帯起源の広域変成帯である三波川変成帯について,野外調査,室内分析,データ解析および数値シミュレーションを行った.特に変成作用における流体活動は,地球の物質循環,沈み込み帯における地殻の変形,火山,地震の発生に大きな影響をもつにも関わらず,その流体量については手法によって全く見解が異なる.本研究では従来の研究での不確定性の元となっている源岩組成のバラツキと変成反応による物質移動を区別する為に,鉱物反応に基づいた物質移動を定量的に評価した.調査地域である四国三波川変成帯の上昇期は,沈み込み帯上盤側の温度圧力条件を経験しており,沈み込み上盤側のアナログ物質である.本年度は,変成岩上昇時の吸水反応を記録している塩基性片岩について,昨年度までの鉱物化学組成,鉱物モード比,全岩微量元素組成,鉱物微量元素組成データに加えて,全岩主要元素組成(XRF),全岩Sr-Nd-Pb同位体組成(TIMS)を測定,またplagioclaseの形状解析,詳細な熱力学解析,および沈み込み帯の温度場数値計算を行った.これらの多次元データの複合解析から,(1)主要元素・微量元素の挙動は,岩石のサンプルスケールを超える鉱物溶解沈澱によって説明できること,(2)岩体スケールでの溶解沈澱とそれに伴う主要元素の移動が起こっていたこと,(3)物質移動と勢断変形がカップリングしていること,

(4)これらの現象が起きた当時の沈み込み帯のセッティングは,海嶺沈み込みによる高温度場で説明できること,が示された.この岩体スケールの溶解沈澱による主要元素の移動は,変成作用時の大量の流体フラックスを示し,従来の変成岩岩石学で仮定されてきた全岩組成一定の仮定を覆すだけでなく,プレート境界地殻深部での変形機構が流体流入に起因する大規模スケールの溶解沈澱クリープに支配されていることを示唆する.当初の計画では変成岩中の微量元素/同位体の関係から,吸水変成作用時に流入した流体組成が求まることを期待していた.しかしながら,本研究では研究計画そして従来のほとんどの変成岩研究で前提となっていた「主成分一定」の仮定が誤っており,主成分元素ですら変成作用における流体活動で動きうること,そのメカニズムが流体流入と剪断変形に起因する岩石の溶解沈澱であることをつきとめた.また,計画通り流入流体の組成も同時に求まっている.これは当初の計画の期待を上回る成果であり,計画以上に進展しているといえる.本年度は塩基性片岩の一つの岩体に着目することで,源岩組成や温度圧力経路の違いによる組成への影響を最小化し,変成作用中の流体による元素移動を定量化した.しかしながら,その元素移動の空間分布,温度圧力依存性は未解明である.本研究で見いだされた大規模スケールの溶解沈澱の支配要因を解明するために,今後はサンプルの採取地点を同一岩体内から変成度の異なる複数の岩体,そして調査地域である三波川変成帯全体へと拡張する.
イネ呼吸系遺伝子の組織特異的発現の解析

本課題において、チトクロム系呼吸経路、オルタナティブ系呼吸経路及びエタノール発酵経路に着目して、イネの生殖生長期におけるこれらの代謝系の遺伝子発現を組織レベルで解析した。チトクロム系呼吸経路の遺伝子として、COX1,COX2,COX5b,COX5c,COX6b,ATP1,ATP2を用いた。オルタナティブ系呼吸経路の遺伝子としてAOX1aを、エタノール発酵系の遺伝子としてADH1,ADH2,PDC1,PDC2,PDC3,ALDH2a,ALDH2bを用いた。芽生えや生殖生長期のイネの様々な器官より全RNAを抽出し、ノーザンハイブリダイゼーションを行った。呼吸経路の遺伝子だけでなくエタノール発酵系の遺伝子も、幼穂や出穂直後の穂にて発現量が多いことが明らかとなった。PDC,ADH遺伝子はそれぞれ少なくとも3コピー、2コピー存在するが、穂で発現している遺伝子コピーはPDC2,PDC3とADH1のみであることも明らかにした。これらの結果より、花芽器官では好気条件下にも関わらず、エタノール発酵が活性化されていることが示唆された。イネ花芽器官における呼吸系遺伝子、エタノール発酵系遺伝子の発現の組織特異性を、さらに詳細に解明する目的で、in situハイブリダイゼーションを試みた。小胞子初期から開花期までの様々な時期の穂をサンプリングし、固定・包埋を行った。現在、各遺伝子のmRNAの局在部位を調査する準備を進めている。エネルギー合成にかかわる代謝系、特にチトクロム系とオルタナティブ系の2つの呼吸経路及びエタノール発酵系に着目して、イネの生殖生長期におけるこれらの代謝系の遺伝子発現を解析した。オルタナティブ系呼吸経路の遺伝子としてAOX1aを、エタノール発酵系の遺伝子としてADH1,PDC1,ALDH2を用いた。様々な器官より抽出した全RNAを用い、ノーザン解析を行ったところ、呼吸経路の遺伝子に加えてエタノール発酵系の遺伝子も、小胞子期の穎花の多い幼穂にて発現量が多いことが明らかとなった。このことは生殖成長期には好気的な環境下であってもエタノール発酵が活性化されていることを示しており、呼吸経路に加えてエタノール発酵系がその時期のエネルギー合成や様々な代謝産物の生合成を担っていることが示唆された。また、生殖生長期(小胞子初期)のイネの低温処理(15゚C)を、冷水深水灌漑にて10日間以上行った。処理前および処理後のイネより幼穂、葉身、葉鞘、根などの器官をサンプリングし、様々なエネルギー代謝系の遺伝子発現の組織特異性をNorthern hybridizationの手法で解析する予定であったが、処理条件が厳しく、花芽器官の形態異常が生じたために、供試材料として用いることができなかった。来年度は処理温度を17-19°Cにし、再度低温処理を施し、低温処理によって発現様式が変化するエネルギー代謝系遺伝子が存在するかどうかを調査する。
立方晶窒化物半導体ヘテロ構造による光および電子デバイス

立方晶窒化物半導体からなるInGaN/GaNやAlGaN/GaNなどのヘテロ構造にもとづく光デバイスおよび電子デバイスの実現可能性を明らかにすることを目的として本研究を進めてきた。GaAs上のGaN薄膜に関しては、GaN中間層およびAs圧印加の採用など、有機金属気相成長(MOVPE)法における成長条件の改良により、六方晶混入比1%以下の高相純度立方晶GaN薄膜の成長を達成するとともに、結晶欠陥起因の深い順位による発光の抑制された高輝度発光を実現した。さらに、高分解能の透過型電子顕微鏡観察により、立方晶GaN薄膜中の結晶欠陥および六方晶相の混入形態の微構造的特徴および発生要因を明らかにした。また立方晶GaN薄膜へのSiドーピングにより、低抵抗のn型電気伝導を示す薄膜の作製に成功した。微細パタンマスクを用いたGaN選択成長においては、特定のパタン方位および成長温度において相純度の高い立方晶GaNが得られることを明らかにした。立方晶GaN/GaAsヘテロ界面の性質に関しては、ヘテロ界面の価電子帯側に大きなバンド不連続が存在することによりヘテロ界面への正孔の蓄積ともなうp型伝導が生じることを明らかにした。またこのような界面特性に伴う界面近傍の伝導経路の存在を、光バイアス光伝導測定法および光バイアスエレクトロリフレクタンス法などの測定手段を新たに開発することにより明らかにした。同時にヘテロ界面のバンド不連続構造の詳細を明らかにした。窒素源として窒素のプラズマ励起を用いた分子線結晶成長においては、サファイアおよびGaAs基板上の六方晶および立方晶GaN、InNの成長特性を明らかにし、MOVPE成長と同等の結晶品質が得られることを実証した。これらの成果は、立方晶窒化物半導体にもとづく光デバイスおよび電子デバイスの実現に道を開くものであり、本研究の当初の目的は研究期間内にほぼ達成された。本年度は、立方晶GaNおよびAlGaN薄膜の有機金属気相成長、分子線成長および物性評価を進め、以下のような成果を得た。1.有機金属気相成長立方晶GaN薄膜の高品質化GaN中間層およびAs圧印加の採用など、GaAs上の成長条件の改良により、六方晶混入比1%以下の高相純度立方晶GaN薄膜の成長を達成するとともに、結晶欠陥起因の深い順位による発光の抑制された高輝度発光を実現した。立方晶GaN/GaAsヘテロ構造における電気伝導特性を評価し、層状欠陥の密度と伝導の異方性の相関関係を明らかにした。また光伝導特性の測定により、GaAsにおけるパラレル伝導の寄与を評価した。3.立方晶GaN薄膜中の六方晶相の混入形態の微構造評価透過型電子顕微鏡観察により、立方晶GaN薄膜中の結晶欠陥および六方晶相の混入形態の微構造的特徴を明らかにした。4.立方晶GaNへのSiドーピングによるn型電気伝導制御モノメチルシランを用いて、立方晶GaNへのSiドーピング実験を進め、10^<18>-10^<20>cm^<-3>の範囲で低抵抗のn型電気伝導を示す薄膜の作製に成功した。今後電流注入型デバイスの作製に道が開かれた。5.GaAs基板上への立方晶GaN薄膜の選択成長GaAs基板上にSiO_2を用いて数ミクロン幅の線状微細マスクパタンを形成し、パタンの結晶方位と立方晶GaNの成長形態との関係、さらに量子細線の作製に適した断面形状の成長条件を明らかにした。窒素プラズマを窒素源として用いる分子線結晶成長(MBE)法により、サファイアおよびGaAs基板上におけるGaN、AINおよびInN薄膜の成長特性を明らかにした。

本年度は、立方晶窒化物半導体薄膜の成長および評価に関し、以下に挙げる成果を得た。1.有機金属気相成長(MOVPE)GaNの低欠陥化と選択成長の微構造評価GaAs(100)基板上のGaN成長において、AlGaAs中間層を挿入することにより、GaAs基板の熱損傷に伴う結晶欠陥が大幅に低減することを見出した。また微細パタンマスクを用いたGaN選択成長において、特定のパタン方位および成長温度において立方晶GaNの成長が六方晶GaNに対して支配的となることが見出された。透過電子顕微鏡による微構造評価により、六方晶GaNの混在の発生形態および発生要因を明らかにした。さらにGaAs(111)基板上のGaN成長において、立方晶GaN緩衝層を介することにより、六方晶GaN層への貫通転位が大幅に低減し、かつほとんど無歪みの成長層が得られることを見出した。2.有機金属気相成長立方晶AlGaN/GaN/GaAsヘテロ構造の電気的・光学的評価GaAs(100)基板上の立方晶AlGaN/GaN/GaAsヘテロ構造の縦方向電気伝導およびC-V測定を進め、GaN/GaAs界面の価電子帯側に大きなバンド不連続が存在すること、それがヘテロ界面への正孔の蓄積ともなうp型伝導の原因となりうることなどを明らかにした。またGaN/GaAsヘテロ構造のエレクトロリフレクタンス測定により、ヘテロ構造におけるバンド構造の詳細を明らかにした。窒素源としてN_2のRFプラズマ励起を用いたサファイア基板上のGaNおよびInN成長を進め、成長の各段階における表面再構成構造の基板温度およびプラズマ強度依存性などを明らかにした。これによりGaAs基板上における立方晶GaN、InN、AlGaN、InGaNなどの成長に移行するための基礎的知見を得た。1.有機金属気相成長(MOVPE)低欠陥立方晶GaNの微構造評価透過電子顕微鏡による微構造評価により、1)AlGaAs中間層を挿入したGaAs(100)基板上の低欠陥立方晶GaN成長層の六方晶GaNの混在の発生形態および発生要因を明らかにした。2)微細パタンマスクを用いたGaN選択成長において、特定のパタン方位および成長温度において相純度の高い立方晶GaNが得られることを明らかにした。3)GaAs(111)基板上のGaN成長において、立方晶GaN緩衝層を介することにより、六方晶GaN層への貫通転位が大幅に低減し、かつほとんど無歪みの成長層が得られることを明らかにした。2.有機金属気相成長立方晶GaN/GaAsヘテロ構造の電気伝導評価GaAs(100)基板上の立方晶GaN/GaAsヘテロ構造の電気伝導において、ヘテロ界面の価電子帯側に大きなバンド不連続が存在することによりヘテロ界面への正孔の蓄積ともなうp型伝導が生じることを明らかにした。またこのような界面特性に伴う界面近傍の伝導経路の存在を、光バイアス光伝導測定法および光バイアスエレクトロリフレクタンス法などの測定手段を新たに開発することにより明らかにした。同時にヘテロ界面のバンド不連続構造の詳細を明らかにした。
劣化画像の復元に関する研究

人は,多くの情報を視覚を通じて獲得しているため,画像は人にとって非常に重要な情報源とされている.また,画像はさまざまな分野において利用されており,画像処理技術は重要な技術として盛んに研究が行われている.そのような画像処理における研究の1つとして,雑音による劣化画像の復元問題がある.劣化画像の復元に関しては,雑音除去に関する手法以外に,雑音位置をあらかじめ検出した上で検出した雑音のみを処理する手法も研究されている.本研究では,雑音劣化画像の画質改善を目的とした手法とした雑音検出手法を提案した.雑音検出について,平たん検出を用いた雑音検出手法と,ラプラス-ガウスフィルタ(L-G)を用いた雑音検出手法を提案した.前者は複数の窓から平たん部を探索し,平たん部を含む窓で雑音検出を行うことで雑音検出性能の改善を図った.平たん部を含む窓では,窓内の画素値のばらつきが小さいため,雑音は順序統計量の上下にくると考えられる.平たん部においては,雑音が順序統計量の上下にくることで,雑音の検出も容易となる.よって,平たん検出を用いることにより検出器の性能向上を図ることができる.後者はL-Gフィルタによる輪郭・平たんの切り分けを行うことにより,雑音検出精度の向上を図った.L-Gフィルタは,画像に対しガウス関数による平滑化を行った後,ラプラスを掛けて,出力結果のゼロクロッシングの近傍を輪郭部として検出するフィルタである.L-Gフィルタを用いることで,雑音を強調することなく,画像の平たん部・輪郭部を検出することができる.検出した平たん部・輪郭部に対して,それぞれに異なる閾値を設定することで,精度良く雑音を検出することができる.性能評価の結果より,提案した2種類の方法を用いて雑音検出を行い,さらに検出結果を用いて復元を行うことで,従来方法と比較して雑音劣化画像の画質向上を図ることができた.人は,多くの情報を視覚を通じて獲得しているため,画像は人にとって非常に重要な情報源とされている.また,画像はさまざまな分野において利用されており,画像処理技術は重要な技術として盛んに研究が行われている.そのような画像処理における研究の1つとして,雑音による劣化画像の復元問題がある.劣化画像の復元に関しては,雑音除去に関する手法以外に,雑音位置をあらかじめ検出した上で検出した雑音のみを処理する手法も研究されている.本研究では,雑音劣化画像の画質改善を目的とした手法とした雑音検出手法を提案した.雑音検出について,平たん検出を用いた雑音検出手法と,ラプラス-ガウスフィルタ(L-G)を用いた雑音検出手法を提案した.前者は複数の窓から平たん部を探索し,平たん部を含む窓で雑音検出を行うことで雑音検出性能の改善を図った.平たん部を含む窓では,窓内の画素値のばらつきが小さいため,雑音は順序統計量の上下にくると考えられる.平たん部においては,雑音が順序統計量の上下にくることで,雑音の検出も容易となる.よって,平たん検出を用いることにより検出器の性能向上を図ることができる.後者はL-Gフィルタによる輪郭・平たんの切り分けを行うことにより,雑音検出精度の向上を図った.L-Gフィルタは,画像に対しガウス関数による平滑化を行った後,ラプラスを掛けて,出力結果のゼロクロッシングの近傍を輪郭部として検出するフィルタである.L-Gフィルタを用いることで,雑音を強調することなく,画像の平たん部・輪郭部を検出することができる.検出した平たん部・輪郭部に対して,それぞれに異なる閾値を設定することで,精度良く雑音を検出することができる.性能評価の結果より,提案した2種類の方法を用いて雑音検出を行い,さらに検出結果を用いて復元を行うことで,従来方法と比較して雑音劣化画像の画質向上を図ることができた.