hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
油圧回路内でのエネルギー回生が可能な次世代油圧制御技術の研究

したがって,総合的には,ほぼ計画通りかそれ以上であると考えられる.得られた方法では,管路は連続体としてあつかい,シリンダおよび負荷による自由度の増加や,バルブの非線形減衰も考慮できることから,大胆な近似を行っているものの,現実的なシステムにも対応可能であり,管路の等価質量,管摩擦,バルブ減衰,付加質量,切換え周波数,デューティー比などが平均回生率と振動回生率にどのように寄与するかについて見通しを持ちながら検討することが可能となった.したがって,今後これをブラッシュアップしていけば建設機械などで使用されるレベルの複雑な油圧システムの回生性能検討のための基礎技術が得られることが期待できる.電気系のPWM制御の概念を油圧系に展開して油圧システムのエネルギー回生技術の基礎を確立し,大型の油圧システムの最重点課題の一つである省エネルギー化に大きく貢献することをねらって研究を行った結果,以下の成果が得られた.建設機械などで使用されている典型的な油圧システムを弾性多自由度モデルで計算した結果では,条件によってはエネルギー回生ができることなどを確認していたが,見通しを持ってパラメータの影響を把握ができなかったため,剛体1自由度近似モデルを用いた理論解を導出して検討した結果,配管系の固有振動数の1/4以下の切換周波数では数値解析結果とよく一致し,その領域でのパラメータの影響が明確になった.しかし,それ以上高い周波数では油の弾性の影響で適用が困難であったため,弾性振動の考慮と見通しを両立できる方法としてモード解析を用いた応答計算法を開発するとともに,回生効率を平均回生率と振動回生率の積で表現する新しい評価法を提案し,典型的な油圧システムに適用した.その結果,等価質量,切換周波数の振動回生率への影響,圧損の平均回生率,振動回生率への影響について,剛体と同様の挙動を示す2次モード以下と共振の影響を受ける3次以降にわけて検討することにより,現象の理解とパラメータの影響度把握が可能となった.また,最適な配管断面積が存在し,最適値はバルブや負荷の減衰の大きさによって大きく変わることがわかった.実験による検討では,切換えバルブの応答遅れが予想以上に大きく,十分なエネルギー回生が確認できなかったが,バルブ遅れによる漏れを考慮した詳細な数値計算を行ったところ,高圧源から低圧源への漏れを抑制できれば回生できるという結果が得られた.以上の検討により,PWM制御を用いた油圧システムのエネルギー回生の基本メカニズムおよびパラメータの回生率への影響が明らかになった.PWM制御により油圧内部でエネルギーを回生することを考え,基礎技術を確立し油圧システムの省エネルギー化に貢献することをねらって研究を推進した.電気回路と比べ自由度が大きくバルブ圧損の非線形性や油の弾性の影響もある複雑な油圧システムのエネルギー回生について,系の動特性を考慮した近似による理論解を用いたモード解析とフーリエ級数展開を組み合わせた流量応答計算法およびエネルギー回生率を平均回生率と振動回生率の積で表現する評価法を提案するとともに,提案法により回生のメカニズムを明らかし,パラメータの影響を把握することができた.
震災対応期において在宅医療を支える医師と訪問看護師の連携に関する分析

震災対応期(発生3日間)において,在宅支援体制の基盤整備の中で,在宅診療医が訪問看護師に求め必要とする役割と支援内容を明確にする為に,(1)震災地と大都市圏の在宅診療医に質問紙調査(発送数1812数/回収率13. 1%),(2)震災経験のある医師8名に面接調査を行った。結果,在宅診療医の希望,訪問看護師の役割,具体的な支援内容が明らかになった。今後の課題として,支援体制を具現化するために必要な医師と看護師の仕組みの構築が示唆された。本研究の目的は、震災対応期(発生3日間)において、在宅支援体制の基盤整備の中で、専門的知識・技術を持つ訪問看護師が療養者を支える役割を明らかにすることであり、在宅診療医師が訪問看護師に求め必要とする役割と支援内容を明確にすることで、災害時支援の連携活動を円滑にすると予測される。その為、震災経験のある地域及び大都市での在宅医療を支える在宅療養支援診療所の医師に対して、震災対応期における訪問看護師との連携の必要性の確認及び、期待する訪問看護師の役割とその具体的な項目を明らかにする為に、倫理審査の基、(1)震災に遭遇している地域の診療所(新潟県中越地区、宮城県北部地区、石川県能登地区)及び在宅療養支援診療所(神戸市)の医師(質問紙郵送数745か所の有効回答率7.6%)と(2)地震災害の恐れのある大都市として東京都23区、名古屋市の在宅療養支援診療所の医師(質問紙郵送数1124か所の有効回答率13.1%)に、質問紙調査票【基本属性・往診件数等・地域連携で必要な職種ご看護師を選んだ理由と支援内容:訪問看護師に求める力、必要と思われる震災医療知識の内容、および震災経験の有無:有と回答した人へ震災の種類、時期、勤務形態、必要な援助、訪問看護ステーションとの連携の有無及び必要性の有無)を選択方式】を郵送した。(12月)。回収率11.2%、データ分析中:東京都23区の回収率(13.8%)が一番高く、今後直面すると予想される首都直下型地震への不安や対策への希望等が自由記載に書かれていた。震災地域の回収率では宮城県北部地区は3%であり、震災被害の意識の低さが予測された。震災の規模に応じた被災状況での判断基準の重要性を付加する為に、大都市圏の防災センター等へ過去の被災状況の情報収集、防災対策の知識の蓄積を行った。3月11日の東日本大震災が発生し被災者の対応の遅れが課題となっている中で、対策の1つとして研究意義は大きい。・本研究の目的は、在宅支援体制の基盤整備の中で、専門的知識・技術を持つ訪問看護師が療養者を支える役割を明らかにするため、災害震災対応期(発生3日間)に在宅診療医師が訪問看護師に求める役割と支援内容を明確にすることである。当該年度は過去に発生した震災で被害があった地域(能登地区、神戸市、新潟県)でインタビィー依頼に了解を得た在宅診療医師に8人に半構造的面接を行った。2011.3.11東日本大震災発生後の調査年度となり、震災への対策が高まり在宅療養者・家族への医療的支援の役割が一段と必須を帯びる中で、震災経験の医師の意見内容は意義がある。分析方法は内容分析とし、前年度集計のアンケート自由記載内容で抽出した8カテゴリー【】の内容《震災被災地の診療医師は、常日頃の【マニュアルに沿った訓練】の重要性と【行政との連携】を基本とした【情報伝達の確立】の中で【連携体制の充実】を挙げた。また、自らが【被災者であること】を充分に理解したうえで、【現場での活動】を行う中で【訪問看護の必要性】と【震災対応期の患者対策】を挙げていた》と比較分析した。結果、8カテゴリーと共に、【在宅患者のトリアージ】【地域力を高める連携】【経験からの判断力】が新たに抽出された。訪問看護師に求める役割として【双方向連携】【患者及び家族支援】【完結的看護判断】【緊急時の家族教育】の4カテゴリーと具体的な項目が支援内容として挙がった。これにより、災害震災対応期(発生3日間)の在宅支援体制における在宅診療医師と訪問看護師の役割、具体的な支援内容が明確になった。今後の課題として、この内容を具現化するための仕組みの構築が必要とされる。
新規結晶構造・特異的配位多面体歪を有する白色・赤色蛍光体の無容器プロセッシング

白色LEDは、長寿命・高効率な光源として工学応用が始まっているが、既存の高効率白色LEDは赤色成分が不足し演色性が低いという課題がある。化学的に安定な酸化物系において高演色性を示す白色光源を得るためには、単相白色蛍光体の赤色成分を増大させる結晶構造制御および630 nm付近に赤色蛍光ピークを持つ配位多面体歪制御が必要となる。本研究では、新規結晶構造および配位多面体歪の創出に有利な特徴を有する無容器プロセッシングに着目し、(1)予備実験で得られた新規構造をベースに、蛍光体の赤色成分を増大させた単相白色蛍光体の合成、(2)配位多面体歪の急冷凍結を利用した新規Mn4+賦活蛍光材料の創製に挑戦する。
壁細胞のレセプタ-異常に関する研究

主としてモルモット単離壁細胞を用いて壁細胞のレセプタ-の感受性についての研究を行い、以下の研究成果を得た。1. ^<14>Cーaminopyrine取り込み法による酸分泌反応の測定は、各種酸分泌刺激剤および酸分泌抑制剤に対する単離壁細胞レセプタ-の感受性の評価に有用であることを確認した。2.細胞内Ca^<++>濃度の変動の測定は、単離壁細胞のムスカリンレセプタ-およびガストリンレセプタ-の感受性の評価に有用であることを確認した。3.細胞内cyclic AMP濃度の変動は、単離壁細胞のH_2レセプタ-の感受性の評価に有用であることを確認した。4.電顕標本による壁細胞の超微形態学的変化の観察は、壁細胞のレセプタ-の感受性の評価に有用であることを確認した。本法を用いてH_2レセプタ-拮抗剤とプロントポンプ阻害剤との酸分泌抑制機序の違いを形態学的に観察した。5.モルモット単離壁細胞から得られたmicrosomal fractionを用いたradioreceptor assayによる各種物質の壁細胞膜への結合親和性を評価する方法を確立し、ムスカリンレセプタ-拮抗剤であるpirenzepineが壁細胞に直接作用を有することを確認する成績を得た。6. ^<14>Cーaminopyrine取り込み法およびradioreceptor assayを用いて、壁細胞にβ_2アドレナリンレセプタ-が存在することを示唆する成績を得た。7.6例の胃十二指腸疾患患者に内的鏡的Congo red試験を行い、酸分泌領域のうち速く変色する部位と遅く変色する部位とから生検を行い、細胞単離法により単位湿重量あたりの細胞数を算出し、同時に電顕標本を作成して壁細胞の感受性を検討した。その結果、両者の変色の速さの差は感受性の差ではなく、数の差に基づくものと結論された。モルモット単離壁細胞を用いてレセプタ-の感受性の指標に関する検討を行い、以下の成績を得た。1.壁細胞の機能(酸分泌反応)を指標とする検討-酸分泌反応は^<14>C-aminopyrine取り込み法により測定した。(1)壁細胞にはhistamine,muscarine,gastrinの3つのレセプタ-が存在することを確認した。histamine刺激では10^<-4>M,carbachol刺激では10^<-4>M,tetragastrin刺激では10^<-6>の各濃度が至適濃度であり、このうちhistamine刺激が最も良好な酸分泌反応をもたらし、次いでcarbachol,tetragastrimの順である。(2)消化性潰瘍治療薬(酸分泌抑制剤)の酸分泌反応に対する影響【○!1】H_2レセプタ-拮抗剤は、histamine刺激の酸分泌反応だけを抑制し、histamineレセプタ-に対する特異性が確認された。【○!2】M_1レセプタ-拮抗剤とされているpirenzepineは、M_2レセプタ-である単離壁細胞のcarbachol刺激による酸分泌反応を抑制した。このことはpirenzepineは必ずしもM_1レセプタ-だけに選択的なmuscarineレセプタ-拮抗剤ではないことを示唆するものである。2.壁細胞の細胞内Ca^<++>濃度の変動を指標とする検討-細胞内Ca^<++>はfuraIIAMをprobeとしてCAF-100(日本分光社製)を用いて測定した。(1)Ca^<++>がsecond messengerであるとされているcarbachol刺激において最も著明な上昇がみられ、次いで恐らくCa^

<++>がsecond messengerであろうとされいてるgastrin刺激においても上昇がみられる。以上より、^<14>C-aminopyrine取り込みと細胞内Ca^<++>濃度の2つの指標は、壁細胞のレセプタ-の感受性の判定に有用であることが確認された。1.壁細胞レセプタ-の感受性の指標に関する検討の続きとして、壁細胞の超微形態学的変化の検討を行った。(2)成績(1)histamine刺激により細胞内に、無処置群ではほとんどみられなかった分泌小管の形成が認められ、この現象は壁細胞レセプタ-の刺激に対する感受性を判定するのに有用な指標となり得た。(2)消化性潰瘍治療薬(酸分泌抑制剤)による影響)H_2レセプタ-拮抗剤前投与の場合は、分泌小管の形成はほとんどみられなかった。したがってこの現象は壁細胞のH_2レセプタ-拮抗剤に対する感受性をみる有用な指標となり得た。2)プロトンポンプ阻害剤の場合は分泌小管の形成がみられ、酸分泌抑制機序の相違を示す成績であったが、刺激した場合と同様の現象であるので、この薬剤の感受性をみるための指標とはなり得なかった。2.モルモット単離壁細胞より得られたmicrosomal fractionを用いて、主として神経節に作用するとされているムスカリンレセプタ-拮抗剤pirenzepineが壁細胞膜に結合親和性を有することを、radioreceptorassayにより確認し、pirenzepineが壁細胞に対して直接作用を有するとの前年度の結果を裏付ける成績を得た。1、壁細胞レセプタ-の感受性に関する基礎的検討のつつぎとして、細胞内情報伝達物質であるcyclic AMPの変動について、モルモット単離壁細胞を用いて検討を行った。cyclic AMPの測定は、ヤマサRIAーKitを用いて行った。〔成績〕:cyclic AMPがsecond messengerとされているhistamine刺激において著明な上昇がみられ、それは各種H_2レセプタ一括抗剤により抑制された。したがって細胞内cyclic AMPは、壁細胞のH_2レセプタ-の感受性の判定に有用であることが確認された。2、壁細胞のアドレナリンレセプタ-に関する検討これまでの基礎的な検討によって確認された壁細胞のレセプタ-の感受性の指標を用いて、各種アドレナリン作働薬の壁細胞に対する影響を検討した。〔成績〕:β受容体選択性刺激薬であるisoproterenolおよびβ_2受容体選択性刺激薬であるsalbutamolにより^<14>Cーaminopyrineの取り込みの上界がみられ、壁細胞にβ_2受容体が存在することが示唆された。このことは^3Hーdihydroalprenololを用いたcompetitieve binding assayにより確認された。3、臨床例における検討6例の臨床例(慢性胃炎2,胃潰瘍2,十二指腸潰瘍2)に内視鏡的Congo red試験を行い、酸分泌領域のうち速く変色する部位と遅く変色する部位とから生検を行い、細胞単離法により単位湿重量あたりの細胞数を算出し、前者においてこの数が有意に大きいことを確認した。
ベンブローク・ウェルシュコーギー犬における組織球異常のゲノム解析

本研究は、ウェルシュコーギー犬(PWC)の組織球性肉腫の分子病理発生機構を明らかにすることを目的として実施した。まずPWCの組織球性肉腫の罹患率を検討する目的で、本学付属動物医療センターにおけるイヌの組織球肉腫の疫学調査を実施し、海外と異なり日本ではPWCにおける組織球性肉腫の発生率が高いことを示した。また組織球性肉腫に罹患したPWCのDNAを次世代型シークエンサーで解析したが、現在までに原因遺伝子変異の特定に至っていない。一方、in vitro研究に細胞株などの実験ツールは確立することができた。この細胞株は今後の組織球性肉腫研究の有用なツールになると考えている。平成25年度は組織球性肉腫に罹患したペンブロープ・ウェルシュ・コーギー(PWC)犬3例と、高齢で組織球性肉腫および変性性脊髄症のいずれの疾患にも罹患しなかったPWC犬3例の全ゲノムを再度次世代型シークエンサーにより解析し、現在罹患例と非罹患例についてin silico解析を実施している。本検索により現在組織球性肉腫の発症に関連する数種の遺伝子の絞りこみを行っているが、現時点で最終的な結論に至っていない。一方、本研究期間においてPWC犬の髄膜組織球性肉腫より分離された培養細胞について、ほぼ株化に成功し、ヌードマウスやSCIDマウスへの移植性も確認された。同細胞とゴールデンレトリバー犬の皮膚より確立された既存の組織球性肉腫由来の細胞株とin vitoroおよびin vivoの比較解析を実施した。既存の細胞株は樹状細胞(DC)由来と考えられており、同細胞と本研究で樹立した細胞の表面抗原や貪食能を比較したが、両細胞のこれらの特性は非常に類似しており、DCとしての性格よりもむしろマクロファージとしての性格を有する細胞であることが明らかになっている。さらに近年、米国よりイヌの組織球増殖疾患に関する総説が発表され、米国ではPWCが本疾患の好発犬種ではないとの報告がされたため、東京大学動物医療センターにおけるイヌの組織球性肉腫の発生頻度に関する疫学調査を実施し、日本ではPWCが本疾患の好発犬種であることを改めて確認した。本成果についてはすでに学術論文にその結果を公表している。平成24年度は、コーギー犬の組織球性肉腫の髄膜腫瘍より培養細胞が分離され、現在株化が行われている。第10代を超えて継代されている。本細胞はゴールデンレトリーバーより分離・株化された組織球性肉腫由来の細胞株と形態的特徴や免疫組織化学的性状が類似しており、本研究により腫瘍化に関連する遺伝子が同定されれば、同遺伝子の機能より標的分子を絞り込むことが可能で、in vitroにおける標的薬の開発に有用なツールとなると期待される。原因遺伝子の特定については、これまで次世代型シークエンサーによるゲノム解析で判明した候補遺伝子のうち、BMXについてその可能性が高いと考えていたが、その後の追試験により現在イヌの標準遺伝子情報とされているボクサー犬のBMXの塩基配列がむしろ特殊であり、コーギー犬を含む複数の犬種では、コーギー犬と同様の塩基配列をもつことが判明した。このため、次世代型シークエンサーのデータを再調査する必要がでている。BMX遺伝子以外にも複数の候補遺伝子が存在するため、これらの遺伝子についての検証も合わせて実施した。またゴールデンレトリーバーの組織球性肉腫性肉腫の細胞株でBMX等の病因遺伝子をノックダウンし、組織球性肉腫の増殖により密接に関連する遺伝子を確認した。本研究の成果は獣医内科学アカデミーで口頭発表を行い一部の結果を公表した。次世代型シークエンサーより得られた結果よりコーギー犬の組織球性肉腫の病因遺伝子を一つに絞りこむことができたが、その後の追試により、現在世界的にイヌゲノムのスタンダードとされているボクサー犬の遺伝子配列が特異であることが判明し、候補遺伝子の再検討が余儀なくされた。しかし本年度にコーギー犬の組織球性肉腫の培養細胞が得られ、株化の見込みが立ったため、今後の研究に大いに活用できると考えている。このため、おおむね平成24年度の研究目的については順調に達成できていると判断する。現在、次世代型シークエンサーの結果を再検討しており、コーギー犬の組織球性肉腫の病因遺伝子の絞り込み条件を複数変更し実施しているため、この結果にもとづき候補遺伝子の変異の国内におけるコーギー犬における浸透状況、発症犬における変異率などを調査する。また昨年度に分離した培養細胞を株化し、in vitroにおける候補遺伝子の発現状況の確認を行う。また分子カスケードの解析により予想される増殖亢進機序を解明し、同カスケードをブロックすることにより培養細胞の増殖が抑制されること、またSCIDマウスなどへ移植した腫瘤が消失することなどを確認する。

次年度も本年同様、抗体や培養細胞系の確立等に関連する消耗品のみを使用する。培養系がほぼ確立できているので、SCIDあるいはNudeマウスなどの免疫不全マウスを移植実験用に購入する予定である。
熱帯アフリカサヴァンナ林の有用植物の探索とその生理活性物質の化学的研究

熱帯林は地球上で最も生命活動の盛んな地域である。多様な生物種が存在する熱帯林の秩序維持には様々な因子の関与が考えられるが、植物成分(生理活性物質)の役割も見逃せない。本研究では、アフリカサヴァンナ林に生育する植物の有する各種生理的機能を評価し、有用化学物質の探索・究明を行い、生理活性天然物資源としての重要性を明らかにすることを目的とした。この研究の成果は、単に有用成分の取得に留まらず、当熱帯林の生物生態の解明やその保全にも貢献するものと考えられる。平成7年10月27日より11月22日にかけ、東アフリカ・タンザニア国を訪れた。同国内マハレ山塊国立公園を主調査地とし、有用植物の探索を始めた。すでに平成3年度に本科学研究費補助金(国際学術研究)の援助を受け同地で調査を実施し、その後の研究から顕著な生理活性成分を有する植物がリストアップできている。また、同地では京都大学理学部・西田利貞教授グループが野生チンパンジーの生態を観察しておられる。我々のチームは最近、西田らの長年の観察記録に基づき、野生チンパンジーの薬用的利用植物に興味を抱いている。そこで、西田グループからの示唆により、この範中に入る植物を採取することにした。さらに、現地住民と接触し、植物利用の実際について聞込み調査をし、有用と考えられる植物を入手することとした。以上の三点を主眼に採取した植物については、それぞれ標本を3部作成する一方、日本での生理活性試験および化学研究に供する試料として強制乾燥し、同国科学技術庁ならびに輸出局の許可の下日本へ持ち帰った。なお、ダンザニア国に赴く前後に、それぞれ王立Kew植物圓(ロンドン)、およびパリ自然史博物館(パリ)を訪れ、班員梶の主導により各種植物の同定を行った。さらに、フランスではマルセ-ユ大学生薬学および寄生虫学部に立ち寄り、野生霊長類の薬用植物に関する研究において、抗熱帯性寄生虫活性の検定を分担していただくなど共同研究体制を整えた。今回の調査で、チンパンジーが薬用的に利用していると推察できる植物12種、現地民間薬用植物3種、その他4種を採取した。また、この内16種が同定できた。帰国後、それぞれの一部を各種溶媒で抽出し、野生チンパンジー薬用植物(Erythrina abyssinica,Aspilia mossabicensisなど12種)については抗住血吸虫活性、抗マラリア、抗赤痢アメーバーなど抗寄生虫活性、さらには各種酵素阻害活性、細胞毒性活性、昆虫や微生物に対する抗生物活性、活性酸素産生(消去)活性などの生理活性試験に供した。また、その他の植物についても順次上記の各種試験に提出中である。これまでのところ、抗寄生虫活性に関する結果が全体的に整いつつある(一部は前回の試験結果の再確認:今回の試料にて活性物質の精製・単離を行う)。チンパンジーの薬用植物12種中9種に何らかの抗寄生虫活性が認められるとの興味ある結果が得られた。抗住血吸虫活性として特筆される植物は、E.abyssinica、Trema orientalis、Stephania abyssinica、Combretum molle、Vernonia amygdalinaであった。抗マラリア性植物としては、E.abyssinica、A.mossambicensisが顕著なものであった。E.abyssinicaには抗赤痢アメーバー活性も認められた。なお、V.amygdalinaについては"野生霊長類の薬用植物利用仮説"を実証するため、現在我々のグループが最も力を入れている研究である。そこで、これまでの結果を背景にさらに詳細に活性遊離ステロイドの研究を行った。その結果、新規なステロイドが数種単離・構造決定できた。現在これら化合物の抗寄生虫活性を検定中である。その他興味ある活性を発現した植物として、E.abyssinicaとSenna spectabilisにアロマターゼ阻害活性が、S.spectabilisやS.abyssinicaには活性酸素産生抑制活性が、T.orientalisに昆虫生育阻害活性が認められた。

なお、ダンザニア国に赴く前後に、それぞれ王立Kew植物圓(ロンドン)、およびパリ自然史博物館(パリ)を訪れ、班員梶の主導により各種植物の同定を行った。さらに、フランスではマルセ-ユ大学生薬学および寄生虫学部に立ち寄り、野生霊長類の薬用植物に関する研究において、抗熱帯性寄生虫活性の検定を分担していただくなど共同研究体制を整えた。今回の調査で、チンパンジーが薬用的に利用していると推察できる植物12種、現地民間薬用植物3種、その他4種を採取した。また、この内16種が同定できた。帰国後、それぞれの一部を各種溶媒で抽出し、野生チンパンジー薬用植物(Erythrina abyssinica,Aspilia mossabicensisなど12種)については抗住血吸虫活性、抗マラリア、抗赤痢アメーバーなど抗寄生虫活性、さらには各種酵素阻害活性、細胞毒性活性、昆虫や微生物に対する抗生物活性、活性酸素産生(消去)活性などの生理活性試験に供した。また、その他の植物についても順次上記の各種試験に提出中である。これまでのところ、抗寄生虫活性に関する結果が全体的に整いつつある(一部は前回の試験結果の再確認:今回の試料にて活性物質の精製・単離を行う)。チンパンジーの薬用植物12種中9種に何らかの抗寄生虫活性が認められるとの興味ある結果が得られた。抗住血吸虫活性として特筆される植物は、E.abyssinica、Trema orientalis、Stephania abyssinica、Combretum molle、Vernonia amygdalinaであった。抗マラリア性植物としては、E.abyssinica、A.mossambicensisが顕著なものであった。E.abyssinicaには抗赤痢アメーバー活性も認められた。なお、V.amygdalinaについては"野生霊長類の薬用植物利用仮説"を実証するため、現在我々のグループが最も力を入れている研究である。そこで、これまでの結果を背景にさらに詳細に活性遊離ステロイドの研究を行った。その結果、新規なステロイドが数種単離・構造決定できた。現在これら化合物の抗寄生虫活性を検定中である。その他興味ある活性を発現した植物として、E.abyssinicaとSenna spectabilisにアロマターゼ阻害活性が、S.spectabilisやS.abyssinicaには活性酸素産生抑制活性が、T.orientalisに昆虫生育阻害活性が認められた。
建築空調システムの設計と制御における最適化手法の開発

本研究は,空調システムにおける省エネルギーや電力負荷平準化の推進を目的に,逐次的に得られる現場実測データから建物の熱負荷特性および空調システムのエネルギー消費特性を同定し,それらの特性に基づいた建物と空調システムを包括したトータルシステムの設計および運転計画の最適化手法を提案するものである.まず,制御工学分野におけるシステム同定手法と最適化手法を建物の熱負荷やエネルギー消費量の特性解析に応用し,それらの熱負荷特性およびエネルギー消費特性に基づいた熱源システムの最適な運転計画を明確にする方法を提示した.さらに,これらの方法を空調に関する実測データに適用したところ,従来の試行錯誤的な運転管理によるエネルギー消費量や従量料金,ピーク電力をいずれも小さくすることができ,本手法による熱源システム運転計画の最適化が省エネルギーやランニングコスト低減,電力負荷平準化に対して大きく貢献することができるという見通しを得た.また,複合熱源システムの最適な装置容量比についても検討を行い,その設計指針を明らかにした.本年度の研究は「熱源システムの設計と運転計画の最適化」を重点的に行ったが,今後,空調システムの適切な運用管理を実現するための汎用的かつ工学的な手法を予測・計画・制御という一連のながれの中で構築する必要があり,その手法をもとに,空調システムの設計指針へとフィードバックすることが不可欠と考えられる。本年度の研究実績はそれらの最終的な最適設計・運転計画指針を提示する際の基礎資料として活用できるものである。
唐宋八大家散文の特色とその受容に関する総合的研究

本年度は、本科研の中心的活動である「唐宋八大家シンポジウム」を3回開催した。第1回目は平成30年5月26日に慶応大学で開催した。発表者と題目及び所属は次の通りである。東英寿(九州大学)「欧陽脩の詞集についてー吉州本『近体楽府』をめぐってー」、朱剛(復旦大学)「“修廟"與“立学":北宋学記類文章的一個話題ー王安石《繁昌県学記》入手ー」。司会は副島一郎(同志社大学)が担当した。平成30年7月7日に第1回目の打ち合わせを行い、「第2回唐宋八大家シンポジウム」の発表者の選定と日程を決めた。第2回目の打ち合わせを平成30年10月20日に行い、4年間の研究期間におけるメンバーの研究の計画、成果の発表方法、今後のシンポジウム等を確認した。「第2回唐宋八大家シンポジウム」を平成30年10月20日に中国から2名の学者を招聘し九州大学で開催した。基調講演:川合康三(國學院大學)「韓愈再考」シンポジウム:王永(中国伝媒大学)「《周易》辯証思維与韓愈散文風格之関係」、東英寿(九州大学)「歐陽脩の和刻本について」、林岩(華中師範大学)「作為思想者的蘇轍ー一個北宋士大夫的信仰軌跡」、副島一郎(同志社大学)「荻生徂徠古文辞批判ー宋代文論の立場からー」。司会は内山精也(早稲田大学)が担当した。平成31年3月9日には「第3回唐宋八大家シンポジウム」を九州大学で開催した。発表者と題目及び所属は次の通り。〔特別講演〕浅見洋二(大阪大学)「テクストの公と私」、〔シンポジウム〕紺野達也(神戸市外国語大学)「柳宗元の「記」の評価について」、劉成国(華東師範大学)「新見宋代墓志与王安石生平行実研究」。司会は東英寿(九州大学)が担当した。これら3回の「唐宋八大家シンポジウム」の成果をまとめて、3月に『唐宋八大家の世界』(花書院、全253頁)を刊行した。本科研は、毎年1回、研究テーマに関する「唐宋八大家シンポジウム」を開催し研究を進展させていくことを中心的活動とするが、研究初年度である平成30年度はこのシンポジウムを3回開催することが出来た。しかも、毎回海外の研究者を招請できたことは、海外の研究状況を確認することができ、さらに海外の学者と交流もできて、本科研の研究活動にとって極めて有益であった。これら3回の「唐宋八大家シンポジウム」での研究成果を中心として、唐宋八大家八名全てについての論文(計11篇)を収録した『唐宋八大家の世界』(花書院、全253頁)を刊行することができるなど、平成30年度は当初の計画を超える成果を収めることができた。今後は、当初の予定通り、本科研の活動の中心である「唐宋八大家シンポジウム」を毎年開催する予定である。このシンポジウムは、毎回海外の学者を招聘し、それに科研メンバーを加えて構成し開催するもので、このシンポジウムを契機として海外の学者と科研メンバーが様々な観点から意見交流し、より一層研究を進展させていくことができる。さらに、科研のメンバー各人は、それぞれのテーマに従い、研究を進め、海外や国内での学会で研究報告を行い、それを成果として発表する予定である。

〔特別講演〕浅見洋二(大阪大学)「テクストの公と私」、〔シンポジウム〕紺野達也(神戸市外国語大学)「柳宗元の「記」の評価について」、劉成国(華東師範大学)「新見宋代墓志与王安石生平行実研究」。司会は東英寿(九州大学)が担当した。これら3回の「唐宋八大家シンポジウム」の成果をまとめて、3月に『唐宋八大家の世界』(花書院、全253頁)を刊行した。本科研は、毎年1回、研究テーマに関する「唐宋八大家シンポジウム」を開催し研究を進展させていくことを中心的活動とするが、研究初年度である平成30年度はこのシンポジウムを3回開催することが出来た。しかも、毎回海外の研究者を招請できたことは、海外の研究状況を確認することができ、さらに海外の学者と交流もできて、本科研の研究活動にとって極めて有益であった。これら3回の「唐宋八大家シンポジウム」での研究成果を中心として、唐宋八大家八名全てについての論文(計11篇)を収録した『唐宋八大家の世界』(花書院、全253頁)を刊行することができるなど、平成30年度は当初の計画を超える成果を収めることができた。今後は、当初の予定通り、本科研の活動の中心である「唐宋八大家シンポジウム」を毎年開催する予定である。このシンポジウムは、毎回海外の学者を招聘し、それに科研メンバーを加えて構成し開催するもので、このシンポジウムを契機として海外の学者と科研メンバーが様々な観点から意見交流し、より一層研究を進展させていくことができる。さらに、科研のメンバー各人は、それぞれのテーマに従い、研究を進め、海外や国内での学会で研究報告を行い、それを成果として発表する予定である。
代数マルチグリッド法に基づくモルタル有限要素高精度高速電磁界解析

1.モルタル有限要素解析のための反復解法に関する検討モルタル有限要素法の定式化には、Lagrangeの未定乗数法と呼ばれる方法と、領域境界上のスレーブ側未知数を消去する方法の2つがある。両者に関して、クリロフ部分空間法による求解について検討を行った。クリロフ部分空間法の性能は前処理手法に大きく依存するが、最小残差法、共役勾配法のそれぞれについて不完全コレスキー分解をベースとした様々な前処理手法を提案した。スレーブ側未知数を消去する方法を用い、近似係数行列に不完全コレスキー分解を施すことで前処理を構成する手法が計算時間の面から有望であることを示した。2.代数マルチグリッド法を用いたモルタル有限要素解析モルタル有限要素解析への応用の準備段階として、電磁界解析で実用的に重要とされる辺要素及び節点要素を用いた解析において優れた収束性を得る代数マルチグリッド前処理付反復解法を提案した。モルタル有限要素解析において境界上のスレーブ側未知数を消去する方法を扱い、代数マルチグリッド法を共役勾配法の前処理として効率的に適用する手法を提案した。数値例として永久磁石モータを対象とした解析をとりあげ、不完全コレスキー分解をベースとした前処理と比較して大幅な高速化が行われることを示した。また、半周期毎にポテンシャルの符号が反転する境界条件についても問題なく扱うことが出来ることも示した。3.非線形磁界解析の代数マルチグリッド法による高速化磁気スカラポテンシャルを未知数とした非線形静磁界解析を行い、共役勾配法の前処理として代数マルチグリッド法を用いることで、不完全コレスキー分解前処理を使用する場合と比較して解析を大幅に高速化することができた。共役勾配法の収束判定基準を緩やかにしたとき、ニュートン・ラフソン法の収束に与える影響は小さく、解析全体を高速化出来ることを示した。(1)モルタル有限要素法(FEM)の電動機磁界解析への応用モルタルFEMをブラシレスDCモータの磁界解析に応用し、下記の結果を得た。・スライディングメッシュを用いて、固定子側と回転子側の2つの解析領域を接続した。・ラグランジュの未定乗数を用いる方法、および、スレーブ側の未知数を消去する方法の2通りの解法について、帰着する連立一次方程式の求解に用いる前処理手法を検討した。両解法について、提案前処理手法は効果的であったが、スレーブ側未知数を消去する方が、短い計算時間で求解が可能であった。・格子の非整合があっても、トルクや巻線電流の滑らかな時間波形が得られた。(2)代数マルチグリッド(AMG)法の磁界解析への応用・節点要素と辺要素を併用する渦電流解析について、AMG法を適用するコードを開発した。異なる2つの定式化手法(A-V法、T-Ω法)についてそれぞれAMG法の有効性が確かめられた。また、並列計算環境でのAMG法の応用のため、代数多色順序付けの利用を提案した。・モルタルFEMにおいてスレーブ側の未知数を消去した場合に導かれる連立一次方程式について、AMG法を前処理として適用するコードを開発した。その際、前処理の中では未知数消去を近似的に扱う手法をとることによって、AMG法の適用対象となる行列のスパース性を保った。従来の不完全コレスキー前処理と比較して、求解に要する反復回数の面でAMG前処理の高い有効性が確かめられた。(3)電磁鋼板の非線形磁気特性の計測電気機器の実用的な磁界解析のためには鉄心材料である電磁鋼板の非線形磁気特性の表現と、その表現手法をモルタルFEMおよびAMG法と組み合わせることが必要である。特にモータ解析には、電磁鋼板のベクトル磁気特性が重要であり、これを測定するための装置を設計・構成した。

1.モルタル有限要素解析のための反復解法に関する検討モルタル有限要素法の定式化には、Lagrangeの未定乗数法と呼ばれる方法と、領域境界上のスレーブ側未知数を消去する方法の2つがある。両者に関して、クリロフ部分空間法による求解について検討を行った。クリロフ部分空間法の性能は前処理手法に大きく依存するが、最小残差法、共役勾配法のそれぞれについて不完全コレスキー分解をベースとした様々な前処理手法を提案した。スレーブ側未知数を消去する方法を用い、近似係数行列に不完全コレスキー分解を施すことで前処理を構成する手法が計算時間の面から有望であることを示した。2.代数マルチグリッド法を用いたモルタル有限要素解析モルタル有限要素解析への応用の準備段階として、電磁界解析で実用的に重要とされる辺要素及び節点要素を用いた解析において優れた収束性を得る代数マルチグリッド前処理付反復解法を提案した。モルタル有限要素解析において境界上のスレーブ側未知数を消去する方法を扱い、代数マルチグリッド法を共役勾配法の前処理として効率的に適用する手法を提案した。数値例として永久磁石モータを対象とした解析をとりあげ、不完全コレスキー分解をベースとした前処理と比較して大幅な高速化が行われることを示した。また、半周期毎にポテンシャルの符号が反転する境界条件についても問題なく扱うことが出来ることも示した。3.非線形磁界解析の代数マルチグリッド法による高速化磁気スカラポテンシャルを未知数とした非線形静磁界解析を行い,共役勾配法の前処理として代数マルチグリッド法を用いることで,不完全コレスキー分解前処理を使用する場合と比較して解析を大幅に高速化することができた。共役勾配法の収束判定基準を緩やかにしたとき,ニュートン・ラフソン法の収束に与える影響は小さく,解析全体を高速化出来ることを示した。
保型形式の数論的研究

斎藤は、非アルキメデス的局所体上の概均質ベクトル空間の軌道上のゼータ関数の計算を行い、規約正則破約な概均質ベクトル空間の内、無限の系列を含む型のもののゼータ関数の形を決定した。これにより、代数体上のこれらのゼータ関数も決定された。また対称行列の空間に付随する概均質ベクトル空間の場合に、前に決定した具体的表示を用いてその関数等式の証明を与え、負の整数点での値を決定した。これにより、ジーゲル保型形式の空間の次元公式について明示的予想を得た。加藤は、p進体上の球等質空間の構造、及びその上の球関数の性質を調べた。特に球部分群に関するカルタン分解を応用して球関数の次元の評価を与え、明示公式の具体例をいくつかの場合に与えた。また対称群のヘッケ環が量子化された一般線形群の理論の中で自然にとらえられることを示し、これをシュペヒト加群の構成に応用した。行者は、シェヴァレ-の制限定理と類似の結果を概均質ベクトル空間に対して示し、その中で定式化した予想を、有限体の理論を用いて証明した。また岩堀ヘッケ環を2サイクルを用いて、ひねりを加えることができないことを示した。森本は、2階無限次退化楕円型作用素の準楕円性について、放物型タイプの作用素にも適用可能な十分条件を与えた。吉野は、超曲面上のコーエン-マコーレー加群のテンソル積の直既約性の判定条件を与えた。またアウスランダーのデルタ不変量に関するリフティング問題について新たな手法を導入した。宇敷は、放物型不動点を持つ2次元複素力学系の吸引領域について考察を行い、ある種の退化した吸引領域の存在することを示した。本研究は、保型形式の数論的性質、特にそのフーリェ係数の性質を、古典的な方法に加え、代数幾何学、表現論、概均質ベクトル空間の理論を用いて研究するものであるが、保型形式のフーリェ係数、ゼータ関数、概均質ベクトル空間のゼータ関数等に関して多くの結果が得られた。斎藤は、対称行列の空間のゼータ関数の具体的表示に関する結果を、エル関数の場合に拡張し、その特殊値の代数性を証明した。対称行列の空間のゼータ関数の決定について有理数体上の場合のみが扱われていたが、一般の代数体上のものを計算するのに必要な局所ゼータの計算を完成した。この計算は、エルミート行列の空間や、4元数環上の反エルミート行列の場合にも計算を継続中である。また、ゼータ関数の解析的性質は、概均質ベクトル空間の一般論を用いて証明されていたが、具体的表示を用いてそれらの解析的性質の別証明を与えた。またこれらの結果を一般化するために不可欠な代数体上の概均質ベクトル空間の分類をガロアコホモロジーを用いて行った。この結果を用いて一般の概均質ベクトル空間のゼータ関数の計算を局所的ゼータの計算に帰着ことを目指し研究中である。行者は、有限体上の代数群の表現の指標の決定に重要な役割を果たす有限体上の概均質ベクトル空間に付随するガウス和の値を、標数が大きい場合に完全に決定することに成功した。更にこの公式が、概均質ベクトル空間から決まる有限個の素数を除いて成り立つという予想を提出した。山内は、ある種の保型形式のフーリェ係数と二次体の単数の密接な関係を不定値の二次形式のデータ級数を用いて明らかにした。加藤は、直交群群上の保型形式のゼータ関数の研究に重要な役割を果たす新谷関数について、その一意性を証明しその具体的表示を与えた。

斎藤は、ガロアコホモロジーの概均質ベクトル空間の理論への応用を中心に研究を進め、非アルキメデス局所体、及び代数体上の既約な概均質ベクトル空間の分類を与えた。これは概均質ベクトル空間の数論的な研究には不可欠なものである。さらにガロアコホモロジー、アデ-ルの幾何を用いて、ゼータ関数が絶対収束している場合に、ゼータ関数の局所体上の積分による表示を与え、オイラー積との違いが、ある有限群のガロアコホモロジーを用いて表わされることを示した。さらにこの局所体上の積分の計算について研究を進めている。加藤は、p進体上の球等質空間を中心に研究を進め、それがカルタン分解をもつことを示した。これはこの方面の研究の基礎となる。さらに、p進体上の球等質空間上の球関数の明示公式を、色々な場合に与えた。またその数論的な応用について研究を進めている。行者は、デネフ氏との共同研究により、有限体上の概均質ベクトル空間の基本定理が得られ、その結果として新しい視野が開けたが、同時に解決すべき問題がいくつか生じた。その一つが、bad reductionの決定であり、これをmodular表現とアーベル多様体の還元理論をモデルとして研究を進めている。山内は、一変数の保型形式のフーリェ係数を中心に研究を進め、ヒルツェブルフ、ザギエの方法により得られた保型形式のフーリェ係数を用いて、レベルの小さい場合に、保型形式のヘッケ作用素に関する志村の合同式の別証明を与えた。松木は、リー群の二つのinvolutionに関して、両側剰余類分解、ルート系分類問題の研究を行った。またこれらを用いて、球関数や球表現の一般化についても研究している。齋藤は、非アルキメデス的局所体上の概均質ベクトル空間の軌道上のゼータ関数の計算を行い、既約正則被約な概均質ベクトル空間の内、無限の系列を含む型のもののゼータ関数の形を決定した。これにより、代数体上のこれらのゼータ関数も決定された。また対称行列の空間に付随する概均質ベクトル空間の場合に、前に決定した具体的表示を用いてその関数等式の証明を与え、負の整数点での値を決定した。これにより、ジーゲル保型形式の空間の次元公式について明示的予想を得た。加藤は、p進体上の球等質空間の構造、及びその上の球関数の性質を調べた。特に球部分群に関するカルタン分解を応用して球関数の次元の評価を与え、明示公式の具体例をいくつかの場合に与えた。また対称群のヘッケ環が量子化された一般線形群の理論の中で自然にとらえられることを示し、これをシュペヒト加群の構成に応用した。行者は、シェヴァレ-の制限定理と類似の結果を概均質ベクトル空間に対して示し、その中で定式化した予想を、有限体の理論を用いて証明した。また岩掘ヘッケ環を2サイクルを用いて、ひねりを加えることができないことを示した。森本は、2階無限次退化楕円型作用素の準楕円性について、放物型タイプの作用素にも適用可能な十分条件を与えた。吉野は、超曲面上のコーエン-マコーレー加群のテンソル積の直既約性の判定条件を与えた。またアウスランダーのデルタ不変量に関するリフティング問題について新たな手法を導入した。宇敷は、放物型不動点を持つ2次元複素力学系の吸引領域について考察を行い、ある種の退化した吸引領域の存在することを示した。
シンプレクティック多様体のトポロジー

本研究はトーラス多様体の多重扇の構造と多様体の不変量との関係に焦点を絞って研究を開始した。研究の進展に伴い、更に純組み合わせ論的な多重扇の一般論を構成することに成功し、それを位相的な問題に適用するという形で当初の研究目的を達成することができた。得られた主要結果は次の通りである。1.多重扇に対してT_y種数を定義し、トーラス多様体の多重扇の場合には多様体のT_y種数と一致することを示した。また、T_y種数が通常のfベクトルとhベクトルとの間の関係式と類似の式を満すことを示した。われわれの定式化はその関係式に新しい解釈を与えるものである。2.多重扇とともに多重多面体の概念を導入し、それに対してDuitstermaat-Heckman測度と回転数を定義し、一方から他方を記述することができることを示した。多重多面体がトーラス多様体上の複素直線束に付随しているときには、一部既に知られていた事実の一般化と考えられる。またトーラス多様体上の複素直線束の場合のいわゆる重複度公式も多重多面体の場合に拡張した。3.多重多面体のDuitstermaat-Heckman測度または回転数を用いると凸多面体の場合のEhrhart多項式の多重多面体への拡張が得られる。これに対して、最高次の係数が多重多面体の体積に一致し、定数項が多重多面体のTodd種数と一致することを示した。これらは凸多面体の場合に成り立つ事実の拡張である。また凸多面体の場合の双対性も同様に成り立つことを示した。4.Ehrhart多項式は凸多面体の場合には対応するトーラス多様体上の複素直線束のRiemann-Roch数と一致する。これを多重多面体の場合に拡張するためには、まず多重扇の同変コホモロジーとGysin準同型を定義する必要がある。これを実行しEhrhart多項式のコホモロジーによる表示を得た。交付申請書にも書いたように、本年度は概複素トーリック多様体の多重扇の構造と指数の関係に焦点を絞って研究を行った。1.概複素トーリック多様体のT_y種数の公式を得た。特にT_y種数は純粋に多重扇の情報のみを用いて書けることが判明した。この公式は更にユニタリトーリック多様体やSpin^cトーリック多様体に拡張される。2.概複素トーリック多様体上の複素線束のRiemann-Roch指数に関する多重度公式を純粋に多重扇の言葉を用いて組み合わせ論的に記述することに成功した。このことは多重扇に関する理論が概複素トーリック多様体と独立に組み立てられることを示唆する。例えば、Duitstermaat-Heckman測度が多重扇に対して定義されると思われる。3.概複素トーリック多様体の安定接束の分解定理を得た。これは底空間が凸多面体である場合のDavis-Januszkieの分解定理を拡張したものである。そこに現れる実ベクトル束はDavis-Januszkieの場合には現れなかったものであり、概複素トーリック多様体のコホモロジーの構造や特性類に関して重要な役割を果たすものと考えられ、今後の研究対象の一つである。

研究の進展に伴い、更に純組み合わせ論的な多重扇の一般論を構成することに成功し、それを位相的な問題に適用するという形で当初の研究目的を達成することができた。得られた主要結果は次の通りである。1.多重扇に対してT_y種数を定義し、トーラス多様体の多重扇の場合には多様体のT_y種数と一致することを示した。また、T_y種数が通常のfベクトルとhベクトルとの間の関係式と類似の式を満すことを示した。われわれの定式化はその関係式に新しい解釈を与えるものである。2.多重扇とともに多重多面体の概念を導入し、それに対してDuitstermaat-Heckman測度と回転数を定義し、一方から他方を記述することができることを示した。多重多様体がトーラス多様体上の複素直線束に付随しているときには、一部既に知られていた事実の一般化と考えられる。またトーラス多様体上の複素直線束の場合のいわゆる重複度公式も多重多面体の場合に拡張した。3.多重多面体のDuitstermaat-Heckman測度または回転数を用いると凸多面体の場合のEhrhart多項式の多重多面体への拡張が得られる。これに対して、最高次の係数が多重多面体の体積に一致し、定数項が多重多面体のTodd種数と一致することを示した。これらは凸多面体の場合に成り立つ事実の拡張である。また凸多面体の場合の双対性も同様に成り立つことを示した。4.Ehrhart多項式は凸多面体の場合には対応するトーラス多様体上の複素直線束のRiemann-Roch数と一致する。これを多重多面体の場合に拡張するためには、まず多重扇の同変コホモロジーとGysin準同型を定義する必要がある。これを実行しEhrhart多項式のコホモロジーによる表示を得た。
ナビゲーション診断の理論とアルゴリズムの基礎的研究

(1)観察対象の構造化仮想化された人体は、はじめは一様な濃度値の3次元分布に過ぎない。その中の人体を抽出し、さらに各臓器を識別することによって、仮想化された人体が構造化される。ナビゲーション診断に先立って構造化が必要である。そこで、本研究では、存在の可能性のあるすべての臓器の認識アルゴリズムの開発を進めた。これまでに、肺野領域、心臓、縦隔内の大血管影、肺野腫瘤影の認識手法を開発した。これらの認識の基本方針として、以下の考え方を採用し、関連する成果を得た。(a)CT値に対するしきい値処理と領域拡張法(region growing)を採用した。(b)モデルの利用を積極的に導入し、各臓器に対する形状モデルの開発を行った。(c)3次元の不規則形状間の距離に関する情報を用いるために、筆者らが開発したユークリッド距離変換のアルゴリズムを活用した。(d)気管支や腸などの細長い臓器については中心線の抽出用に3次元の細線化、薄面化のアルゴリズムを大幅に改良した新しい手法を導いた。(2)自動ナビゲーション(a)ナビゲーションのパスを自動設定する方法として、臓器の中心線を抽出するアルゴリズムを開発した。(b)上記パスに沿ってナビゲーションを自動的に行い、かつ、そのときの見落とし領域を自動的に検出、提示、および、再検査する手法を開発した。(3)実検査との統合以下のような基礎的な手法を開発した。(a)内視鏡のカメラの動きの自動推定(b)仮想化内視鏡像の重畳表示の方法(4)仮想化内視鏡システムによる実験仮想化内視鏡システム(virtual(ized)endoscope system VES)を様々の対象に適用し、VESの可能性を検証した。教育応用のために特に、設問の自動生成、解答の評価と自動提示の機能を開発した。これは、実際に医学系大学の学部教育に取り入れられ、有効性が確認された。本研究は、仮想化された人体のナビゲーション診断の処理を、理論的に裏付け、実現を可能にする画像解析、表示、認識の方法論を画像処理工学の観点から明らかにし、かつ、実際に使えるアルゴリズムの基礎を確立することである。平成10年度はバス生成の理論、および、レンダリングに重点をおき、セグメンテーションについても研究を行なった。(1)【パスの生成・選択】3次元濃淡画像の内部に、与えられた条件に対する充足度を極力高くするようなバスを見つけること、対話的にバスを指定する方法、自由に対話的にナビゲートした経路をバスとして記録し、その有効度を評価すること、バスの有効度の尺度を構成すること、などがある。(2)【セグメンテーション】入力の3次元濃淡画像から、有意な領域、線、面を切り出す手法について開発を行なった。(3)【レンダリング】セグメンテーションが実行済みの場合には、対象物(部分図形)のサーフェスモデルを構成して、サーフェスレンダリングを用い、そうでなければ、ボリュームレンダリングが利用されているが、現在ではリアルタイムでのボリュームレンダリングの実行は難しい。そのため、高速アルゴリズムを開発した(3)【対象物体の観測・計測】ボリュームレンダリング表示された物体の大きさ等を計測する手法を開発した。1ナビゲーション診断の基礎技術を検討し、体系的に整理した結果、(a)パスの選択と自動生成、(b)高速の表示、(c)観測画面を介してのインタラクティブな情報入力、(d)リアルタイム計測、(e)臓器変形、(f)ナビゲーションの記録、(g)臓器の認識、を取り上げることにした。

2パスの自動生成は、長い管腔臓器の場合には細線化で心線を抽出してパスとする。そのために、細線化手法の開発、改善を図り、二値画像の細線化における偽枝の出現を制御するパラメータを持つ細線化法、および、3次元濃淡画像の尾根線追跡を4次元曲面の曲率情報に基づいて行う手法を開発した。3ナビゲーション記録の一部として、仮想化内視鏡による観察時に臓器壁面で見えなかった部分を自動検出し、表示するシステムを開発した。4インタラクテイブ入力機能として、ボリュームレンダリング画像の上で観察者が気づいた関心領域をその画面を通じて入力できる方法を開発した。これは、ボリュームレンダリング画像ではセグメンテーションができていない事から、かなり工夫を要する課題であるが、一応の解明を見た。5臓器変形の一例として、臓器の仮想展開を考え、従来の方法を改善した。すなわち、切開線を任意の位置に入れることができ、また、展開の機銃となる臓器の形状モデルをシステムが自動抽出できるようにした。これを実際の胃のCT像に適用し、また、同じ患者の胃摘出標本との比較もおこない、胃壁ひだが展開後においてもよく観察できることを確認した。6臓器の認識を行うモデルベースの手法を、気管支、拝領域輪郭面、大動脈、等に対して開発し、基礎実験を行った。また、医学知識との対応付けも重要であると考え、気管支枝名の自動生成アルゴリズムを開発し、実験中である。(1)観察対象の構造化仮想化された人体は、はじめは一様な濃度値の3次元分布に過ぎない。その中の人体を抽出し、さらに各臓器を識別することによって、仮想化された人体が構造化される。ナビゲーション診断に先立って構造化が必要である。そこで、本研究では、存在の可能性のあるすべての臓器の認識アルゴリズムの開発を進めた。これまでに、肺野領域、心臓、縦隔内の大血管影、肺野腫瘤影の認識手法を開発した。これらの認識の基本方針として、以下の考え方を採用し、関連する成果を得た。(a)CT値に対するしきい値処理と領域拡張法(region growing)を採用した。(b)モデルの利用を積極的に導入し、各臓器に対する形状モデルの開発を行った。(c)3次元の不規則形状間の距離に関する情報を用いるために、筆者らが開発したユークリッド距離変換のアルゴリズムを活用した。(d)気管支や腸などの細長い臓器については中心線の抽出用に3次元の細線化、薄面化のアルゴリズムを大幅に改良した新しい手法を導いた。(2)自動ナビゲーション(a)ナビグーションのパスを自動設定する方法として、臓器の中心線を抽出するアルゴリズムを開発した。(b)上記パスに沿ってナビゲーションを自動的に行い、かつ、そのときの見落とし領域を自動的に検出、提示、および、再検査する手法を開発した。(3)実検査との統合以下のような基礎的な手法を開発した。(a)内視鏡のカメラの動きの自動推定(b)仮想化内視鏡像の重畳表示の方法(4)仮想化内視鏡システムによる実験
環境応答性蛍光プローブを用いるタンパク質分解の可視化

タンパク質の分解は細胞内環境の恒常性やシグナル伝達等を担う重要なプロセスであり、その破綻は様々な疾患につながる。タンパク質の分解を生きた細胞において可視化する技術は分解経路に対する理解を深めるだけでなく、創薬研究にも大きく貢献できる。本研究では、タンパク質を可視化する手法としてPYPタグラベル化法に着目し、PYPタグを標識する環境応答性発蛍光プローブがPYPタグに結合した時にのみ蛍光を発することを利用し、タンパク質分解の生細胞可視化技術を開発する。さらに、本技術を利用し、免疫応答の制御を担うRegnase-1の分解を可視化し、Regnase-1が関与する免疫経路の時空間的制御の理解を目指す。