hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インタラクティブ高臨場感テレプレゼンスのための全方位シネマグラフ生成

本研究課題では、高臨場感テレプレゼンスのための全方位シネマグラフ生成を目指して、移動撮影した動画像から任意のフレームでのシネマグラフの生成手法およびその要素技術の開発を行った。具体的には、シネマグラフ生成においては、移動撮影した動画像の各フレームをある1フレームの視点に変換する必要があるため、静止環境および動物体の自由視点画像生成手法を開発した。次に、動物体の中でも周期運動を行わない動物体に関しては、シネマグラフ生成を妨げる存在になるため、データから動物体を自動的に検出し、取り除く手法を開発した。最後に、これらを応用し、移動撮影した動画像からシネマグラフを生成する手法を開発した。1.自由視点画像生成手法の開発動きながら撮影した全方位映像から、ある対象フレームで動物体が無限に動き続けるシネマグラフを生成するためには、他の地点で撮影された全方位画像群から、その対象フレーム地点から撮影し続けたような全方位画像群を生成する必要がある。このため、Structure-from-Motion法とMulti-view Stereo法により推定される各フレームのカメラの位置姿勢と環境の三次元形状を用いて自由視点画像を生成する手法を開発した。2.背景画像生成手法の開発本研究では、全方位シネマグラフを生成する対象フレームに映っている動物体を画像内で動かすため、その背景の風景を新たに合成する必要がある。このため、上記の開発した自由視点画像生成手法により、対象フレーム視点での画像群を生成し、エネルギー関数最小化の枠組みを用いて、それらの画像群から画素ごとに背景であると考えられるフレームを選択することで、背景画像を生成する手法を開発した。実際の屋外環境で動きながら撮影した全方位映像を用いて実験し、提案手法の有効性を検証した。3.画像修復手法の開発映像中に、立ち止まった人等の一時的に静止した物体がある時には、その背景をどのフレームからも取得できず、上記の背景画像生成手法を適用しても背景画像を生成できない。このため、このような場合に擬似的な背景画像を生成できる、静止画像に対する画像修復手法を開発した。具体的には、画像中の射影歪みに着目し、ランク最小化の枠組みにより画像中の射影歪みを自動的に取り除いた上で、事例ベースの画像修復を適用することで、そのままの入力画像に対して画像修復するよりも高品質に背景画像が生成できる手法を開発した。1.自由視点画像生成手法の開発:シネマグラフ生成において必要となる、単一視点の動画像を生成するための自由視点画像生成手法を開発した。具体的には、視点依存テクスチャマッピングにおける最適なテクスチャの切り替え位置のを決定手法および、三次元形状にテクスチャをマッピングしレンダリングした際の、直線の歪みやテクスチャの切り替え位置でのずれを補償するテクスチャ変形手法を開発した。2.背景画像生成手法の開発:屋外環境を移動撮影した全方位映像を用いた実験を行い、前年度に開発した背景画像生成手法の有効性の検証を行った。3.画像修復手法の開発:映像中に立ち止まった人等の一時的に静止した物体の背景画像を取得するための画像修復手法の開発を行い、様々なシーンを撮影した画像を用いて提案手法の有効性を検証した。4.動物体のテクスチャ生成・合成手法の開発:シネマグラフ生成において必要となる、ある視点から撮影された動物体を異なる視点からの動物体テクスチャに変換し合成する手法を開発した。具体的には、単一のRGB-Dカメラにより動作を伴う人物の映像と姿勢データを記録し、後に拡張現実感技術により、任意の視点からの動作を伴う人物のテクスチャを生成・合成する手法を開発した。5.移動撮影した映像からのシネマグラフ生成手法の開発:自由視点画像生成手法により異なる視点の画像群を単一視点画像群に変換し、それに対してシネマグラフ生成手法を適用することで、移動撮影された映像からあるフレームでのシネマグラフを生成する手法を開発した。1.静止環境の自由視点画像生成手法の開発シネマグラフの作成では,移動撮影した動画像の複数フレームの画像を,動画像中のあるフレームでの視点から撮影したような画像に変換する必要がある.このため,これを実現するための自由視点画像生成手法の開発を行った.シネマグラフに有効な自由視点画像生成法を見極めるため,自由視点画像生成のための様々なアプローチを開発した.2.動物体の自由視点画像生成手法の開発シネマグラフにおいて周期的な運動を行う動物体を合成するため,動画像中から周期運動を行う動物体の動きを推定し,その動物体の任意の視点からの見えを再現する手法を開発した.3.動物体の抽出手法の開発シネマグラフの生成において,周期運動を行わない動物体に関しては,動画像中から検出し,取り除く必要があるため,計測データから自動的に動物体を抽出する手法を開発した.本研究課題では、高臨場感テレプレゼンスのための全方位シネマグラフ生成を目指して、移動撮影した動画像から任意のフレームでのシネマグラフの生成手法およびその要素技術の開発を行った。平成26年度に計画していた、(c)背景画像生成手法、(d)動物体のテクスチャ生成・合成手法の開発を含む、シネマグラフ生成に必要な複数の要素技術を開発した。また、様々な屋内外環境で取得したデータを用いて実験を行い、提案手法の有効性を検証することができた。コンピュータビジョン

平成27年度は、当初の計画通り、これまで開発してきた成果を統合し、任意のフレームにおいて動物体が無限に動く全方位シネマグラフを生成し、それに基づくテレプレゼンスシステムを構築する。また、システムを被験者に体験してもらい、生成映像の受容性を確認し、システムの有効性を検証する。当初平成25年度に計画していた、研究項目(a)全方位映像中の静止物体と動物体の分別手法の開発、研究項目(b)移動物体の動き推定手法の開発、のうち研究項目(b)を行うことはできなかったが、その代りに平成26年度に計画していた研究項目(c)背景画像生成手法の開発を先行して行い、項目(a)と共に技術面での進捗があった。また、屋外で撮影された全方位映像を用いて実験を行い、提案手法が有効に働くことを確認できた。採択された論文の投稿料が会議の特集号により無料であったため、当初予定していた投稿料を計上しなかった。また、次年度に当初の予定より多くの国際会議への参加を予定しており、当該年度での経費の利用を必要最小限に抑えた。これらにより、次年度使用額が生じた。平成25年度に予定していた研究項目(b)および、平成26年度に計画していた研究項目(d)動物体のテクスチャ生成・合成手法の開発を同時に進行する予定である。国際会議への論文を既に複数投稿中、またこれから投稿予定であるため、当初の予定より多くの旅費および会議参加費を計上する予定である。また、当初予定していた通り、計算機の消耗品、評価のための人件費・謝金、論文誌への投稿料を計上する予定である。平成25年度に、実験データの取得補助のための人件費・謝金を予定していたが、別の用途で取得したデータを本研究の予備実験に流用したため、当該年度で計上せず、未使用額が生じた。平成26年度は、新たにデータを取得するために人件費・謝金を計上予定である。また平成25年度で得られた成果を国際会議・論文誌に投稿するための、英文論文校閲費、旅費、会議参加費および、論文の掲載料・別刷り料を計上予定である。
植物における機能性RNAとして作用するウイロイド-開花機構の分子生物学的解明-

キク'ピアト'は開花のためには短日条件を必要とするが、CSVdが感染すると長日条件下でも開花することをこれまでに認めた。また、CSVdが感染したキクにおいてsiRNAが存在していることを認めた。このことはCSVd分子が生体内で分解されていることを示すものであり、この分解産物がキクの生態反応に影響を及ぼしている可能性も考えられた。'I-69-8'および'セイヴィスタ'を用いて形質転換を行った。形質転換にはキクわい化ウイロイド(CSVd)の1-120ntまでの120bpをイントロン配列を挟んでセンスとアンチセンス方向に組み込んだsiRNAベクター(1)、および1-120ntの120bpをセンス方向に組み込んだベクター(2)を用いた。両ベクター共に'I-69-8'では形質転換が作出できた。作出した'I-69-8'に関しては、CSVdに対する形質転換系統の反応性を確認することを目的として以下の実験を行った。'I-69-8'の形質転換系統を穂木としてCSVdに高保毒の'ピアト'を台木として接ぎ木を行った。接ぎ木5か月後に穂木のCSVd濃度を調査したところ、ベクター(1)を形質転換した1系統とベクター(2)を多質転換した2系統で明らかなCSVd濃度の変動が見られた。つまり、これらの系統ではCSVd濃度が一端上昇した後に、CSVd濃度の低下が見られた。また、siRNA誘発遺伝子を組み込んだ1系統において葉でのCSVdの局在性がみられた。CSVdの局在性はCSVd抵抗性を示す指標であることをこれまでに認めている。これらのことはCSVdが組み込んだRNAによって分解されている可能性をも示唆するものであるが、分解産物であるsiRNAの確認を行う必要がある。また、これらの系統は開花反応に特に違いは見られなかったため、今後は形質転換系統を台木とした'ピアト'の開花反応を調査する必要がある。1.キク`ピアト'は開花のためには短日条件を必要とするが、CSVdが感染すると長日条件下でも開花することをこれまでに認めている。本年度の実験で、CSVdが感染したキクにおいてsiRNAが存在していることを認めた。よって、siRNAを多く蓄積するキクを作出することによって、開花反応が異なるかどうかを調査する必要がある。また、自然界の中でCSVdの配列が一部異なる変異体を探索したところ、ダリアから検出されたCSVdがこれまでのキク系統と病原性部位に2-3塩基の変異があることが見つかった。本系統はペチュニアやアゲラータムで病徴を引き起こすことが知られているが、キクでの感染。病徴の発現例は知られていない。現在本CSVd系統をキクに感染させており、来年度の実験材料とする予定である。2.キクの形質転換系を確立することを目的とし、発生不定芽の多い品種のスクリーニングを行った。結果、2つのキク品種をスクリーニングすることができた。これらの品種を用いて形質転換を行った。

CSVdの一部の配列(病原性部位を含む120bp)をpBI121に組み込み、キク`I-24'にアグロバクテリウムを用いて形質転換した。PCRによって形質転換を確認した後、ドットブロットハイブリダイゼーションでRNAの発現量を確認したところ、2個体でわずかに発現が見られたものの、ほとんどの個体でCSVdの部分配列の転写が見られなかった。これは35Sプロモーターがキクでは働かないという以前の報告と同じ結果である。そこで、Pmasプロモーター(農林水産省、市川氏より)を用いることとした。RNAi誘導ベクター、CSVdの部分配列のセンス、およびアンチセンスベクターを作出し、現在キクに導入している。キクスタントウイロイド(CSVd)の部分配列を導入した形質転換体の作出法の開発に関しては昨年度までの研究において準備が終了している。昨年度35Sプロモーターがキクで機能していないことが明らかとなったため、本年度はpMASプロモーターを利用した形質転換体の作出を試みた。CSVdの部分配列をキクのイントロンでつないだsiRNA配列をpMAS下流につなぎ、昨年度に選抜したI系統(形質転換しやすい系統)に導入した。これらの形質転換個体を育成し開花反応を確認したが、現在までのところ開花反応に違いは見られない。CSVdの感染によってキク`ピアト'は日長反応性が乱れるため、`ピアト'を接ぎ木することによって`ピアト'で日長反応性を評価する必要がある。また、形質転換を行ったI系統についてもCSVdでの日長反応性のかく乱を調査する必要があろう。本年度はその他のベクターとしてRNAiベクターの構築に用いたものと同じ部分配列をセンスあるいはアンチセンス方向でpMAS下流に組み込んだバイナリーベクターを構築しており現在形質転換体の作出を進めている。また、予備実験としてキクの日長反応性のかく乱にある種のキクの生態型が関わる可能性が考えられたため、様々なキク品種にCSVdを感染させその開花反応を調べた結果、生態型との関わりは認められず、CSVdによる開花反応のかく乱は品種によるところが大きいように思われた。現在、CSVd感染ベクターの構築を進めており、この点に関してはCSVd単独の影響を詳細に調べる予定であるこれまでに選抜した不定芽が発生しやすいキク'1-69-8'および'セイヴィスタ'を用いて形質転換を行った。形質転換にはキクわい化ウイロイド(CSVd)の1-120ntまでの120bpをイントロン配列を挟んでセンスとアンチセンス方向に組み込んだsiRNAベクター(1)、および1-120ntの120bpをセンス方向に組み込んだベクター(2)を用いた。両ベクター共に'I-69-8'では形質転換体が作出できたが、'セイヴィスタ'では形質転換体の作出には至らなかった。作出できた'I-69-8'に関しては、Inverse PCRとサザンハイブリダイゼーションによって形質転換を確認し、まずCSVdに対する形質転換系統の反応性を確認することを目的として以下の実験を行った。'I-69-8'の形質転換系統を穂木としてCSVdに高保毒の'ピアト'を台木として接ぎ木を行った。接ぎ木5か月後に穂木のCSVd濃度を調査したところ、ベクター(1)を形質転換した1系統とベクター(2)を形質転換した2系統で明らかなCSVd濃度の変動が見られた。つまり、これらの系統ではCSVd濃度が一端上昇した後に、CSVd濃度の低下が見られた。また、siRNA誘発遺伝子を組み込んだ1系統において葉でのCSVdの局在性がみられた。CSVdの局在性はCSVd抵抗性を示す指標であることをこれまでに認めている。
産科領域における非造影灌流MRI（ASL法）の開発と臨床応用の確立

本年度は昨年度に引き続き、ファントムやボランティアでの腹部用ASL-MRIシーケンスの開発やテストを中心に行い、臨床例では胎盤ポリープ/遺残胎盤のASL-MRIによる血流評価の検討を行った。ボランティアでは同じ腹部臓器であり、血液潅流の多い腎臓も対象に加え、呼吸同期による位置合わせの検討やハダマッドエンコーディングによる画像取得のASL-MRIシーケンスへの応用を行った。昨年度、すでにこれらの手法で腎臓では比較的良好な画像を得ることができていたが、子宮においては、まだ安定した画像、十分な信号雑音比を得ることができず、最終年度に引き続き検討を行う予定である。これらの手法は、撮影時の呼吸コントロールを不要にしたり、複数の異なるラベル後待ち時間の画像を同時に短時間で収集する事ができ、Compartment解析による血流量の定量化を容易に行うことができる。このような血流の定量化は臨床応用には不可欠であり、将来的に有用な手法となりうると考えている。臨床例については、胎盤ポリープ/遺残胎盤の潅流状態を、ASL-MRIシーケンスにより、ドップラー超音波や造影MRIと同様に評価することが可能であった。これらの初期経験の結果を査読のある英文学術雑誌に投稿し、本年度出版された。しかしながら、正常ボランティアにおける正常子宮筋層の潅流評価の試みは、まだ十分な質の潅流画像を得ることができていない。これは、胎盤に比べると正常筋層の潅流量が少ないため、また現在のASL-MRIシーケンスの信号雑音比が十分に高くないため、骨盤の腸管内ガスによる磁化率効果によるアーチファクトのため、などが原因であると考えている。上記のようにASL-MRIシーケンスの開発を中心に行っており、一定の成果は得られてはいるが、安定して正常子宮筋層の潅流画像を得るシーケンスを開発できていない。そのため、臨床例での検討をまだ行える状況になっておらず、当初の計画よりはやや遅れている。引き続き計画調書に沿って研究を進めていく予定である。ただし、上記のように研究計画に遅れが生じているため、まずは健常ボランティアにおいて子宮筋層の潅流画像を安定して得ることができるようにASL-MRIシーケンスの最適化を優先事項として研究を進めていく。具体的には、現在行ってるpCASL typeのASL-MRIシーケンス以外にFAIR typeのASL-MRIやそのほかの手法の検討、ラベル位置、ラベル時間の検討を行う予定である。最適化のめどがたてば、健常被検者での月経周期における血流変化の評価をASL-MRIで行い、今後の基礎的なデータとする予定である。また、最終年度であり、これまでの検討を学会や論文等で積極的に配信していく予定である。本年度は腹部用ASL MRIシーケンスの開発と子宮胎盤ポリープ/遺残胎盤のASL-MRIによる血流評価を行った。シーケンスの開発については、まず本院MRI装置のソフトウエア更新が施行されたため、既存の腹部用ASL-MRIシーケンスの調整と最適化を本研究費で改良した血流ファントムと健常ボランティアで行い、更新前と同等の画像を得ることができるようになった。さらには、新たな腹部用ASL-MRIシーケンスとして、中枢神経で用いられるHadamard encodingの手法を腹部用ASL-MRIシーケンスに導入し、健常ボランティアにおいて子宮と同じ腹部臓器である腎臓での定量的なASL画像の撮像に成功した。この手法は、複数の異なるラベル後待ち時間の画像を同時に短時間で収集する事ができ、Compartment解析による血流量の定量化を容易に行うことができる。また、以前より臨床研究を行っている胎盤ポリープ/遺残胎盤のASL-MRIでの血流評価を引き続き行い、臨床例のデータを解析した。本法で得られる血流情報と、造影MRIやドップラー超音波で得られる血流情報を比較し、ASL-MRIの妥当性を証明する事ができた。さらにはASL-MRIでの胎盤ポリープの治療効果判定の実現可能性も示すことができた。本研究で得られた成果の一部を用いて、子宮の最先端MRI撮像法の一つとして、子宮ASL-MRIに関する総説を執筆し、雑誌に発表した。本院のMRI装置ソフトウェアの更新のため、arterial spin labeling用のMRIシーケンスの調整が必要であったため、やや遅延が生じている。ただし、現在はシーケンスの調整とテストは終わり、今後の進捗には影響はないと考えている。

臨床例については、胎盤ポリープ/遺残胎盤の潅流状態を、ASL-MRIシーケンスにより、ドップラー超音波や造影MRIと同様に評価することが可能であった。これらの初期経験の結果を査読のある英文学術雑誌に投稿し、本年度出版された。しかしながら、正常ボランティアにおける正常子宮筋層の潅流評価の試みは、まだ十分な質の潅流画像を得ることができていない。これは、胎盤に比べると正常筋層の潅流量が少ないため、また現在のASL-MRIシーケンスの信号雑音比が十分に高くないため、骨盤の腸管内ガスによる磁化率効果によるアーチファクトのため、などが原因であると考えている。上記のようにASL-MRIシーケンスの開発を中心に行っており、一定の成果は得られてはいるが、安定して正常子宮筋層の潅流画像を得るシーケンスを開発できていない。そのため、臨床例での検討をまだ行える状況になっておらず、当初の計画よりはやや遅れている。引き続き計画調書に沿って研究を進めていく予定である。シーケンスの開発については、その最適化、妥当性および臨床的有益性の検討をファントムや健常被検者において今後も行っていく。具体的にはHadamard encodingを用いたASL-MRIと、従来の多重撮影ASL-MRIを、子宮だけでなく、腹部の多血性臓器である腎臓で比較検討を行う予定をしている。これによりこの新しいASLーMRIシーケンスの妥当性を検証する事ができる。また、健常被検者での月経周期における血流変化の評価をASL-MRIで行い、今後の基礎的なデータとする予定である。これら基礎データが順調に得られれば、不妊症の患者群や胎盤血流の評価など、さらに臨床的な内容に踏み込んで研究を行っていく予定である。また、胎盤ポリープの血流評価については、今後も症例を増やし検討を行っていく予定であるが、初期経験においてある程度まとまった結果が得られているので、初期報告として雑誌等に発表を行う予定である。ただし、上記のように研究計画に遅れが生じているため、まずは健常ボランティアにおいて子宮筋層の潅流画像を安定して得ることができるようにASL-MRIシーケンスの最適化を優先事項として研究を進めていく。具体的には、現在行ってるpCASL typeのASL-MRIシーケンス以外にFAIR typeのASL-MRIやそのほかの手法の検討、ラベル位置、ラベル時間の検討を行う予定である。最適化のめどがたてば、健常被検者での月経周期における血流変化の評価をASL-MRIで行い、今後の基礎的なデータとする予定である。また、最終年度であり、これまでの検討を学会や論文等で積極的に配信していく予定である。
脳磁場データの統計学的解析法の確立と、他のモダリティとの方法論的融合

本研究の目的である脳磁場データの統計学的解析法と機能的磁気共鳴画像法との統一手法の開発に取り組み、以下のような高次脳活動に対する具体的課題に適用し一定の成果を挙げることができた。(1)顔画像や色画像の認知に対するカテゴリー事象関連脳活動の信号源推定(2)匂いの知覚と認知に対する脳活動の信号源推定(3)ワーキングメモリ課題、及び思考停止課題に対する脳活動解析法の開発(4)情緒的音声反応、並びに外国語学習者の脳内聴覚野応答の解析(5)五感の感覚統合機能に対する脳活動の計測・解析法の検討本研究の目的である脳磁場データの統計学的解析法と機能的磁気共鳴画像法との統一手法の開発に取り組み、以下のような高次脳活動に対する具体的課題に適用し一定の成果を挙げることができた。(1)顔画像や色画像の認知に対するカテゴリー事象関連脳活動の信号源推定(2)匂いの知覚と認知に対する脳活動の信号源推定(3)ワーキングメモリ課題、及び思考停止課題に対する脳活動解析法の開発(4)情緒的音声反応、並びに外国語学習者の脳内聴覚野応答の解析(5)五感の感覚統合機能に対する脳活動の計測・解析法の検討18年度はまず、脳磁場データの統計処理法について基礎的な研究を行った。脳磁場データは脳神経細胞集団の電磁気的活動を反映する時系列で、従来の解析方法はコントロールとタスク下における応答の加算平均値の単純な比較やt検定での解析が一般的であり、あまり定量的な評価はされていない。そこで、まず、定量的な比較へ向けての基礎的な研究として多重比較検定を行った。コントロールもタスクも刺激を複数回呈示(トライアル)するのであるが、まず、各々のトライアル毎にWavelet変換を施し、時間-周波数データに変換した。周波数帯域毎に、タスク刺激呈示後のデータ群を、1.タスク刺激呈示前、2.コントロール刺激提示前、3.コントロール刺激提示後の3群との比較をScheffe法を用いて行い、タスク刺激関連で有意な活動が見られる時刻と周波数帯域を抽出した。このプロセスを全てのチャンネルで行うと頭部上で空間的なマッピングが可能となる。19年度は,脳磁図(MEG)および,fMRIを用いた非侵襲的計測を行い,引き続き基礎データの収集を行っている。基礎データの計測と,解析アルゴリズムの開発とを平行して行っている。脳磁界(MEG)実験は,産総研関西センターの122チャンネル脳磁計(Neuromag社製),東京歯科大学脳科学センターの306チャンネル脳磁計(Neuromag社製),またfMRI実験は,東京電機大学先端工学研究ゼンターの1.5TのMRI装置(日立製)を使用した。それぞれの課題に対して,MEG実験,及びfMRI実験を行い,実験方法の違いによるデータ間の補間,および相互の関係に対する計算,考察を行い,脳内の活動部位の信号源推定,および,与えられた課題に対する応答を分析した。また,これらの研究成果は,内外の関係学会発表,論文発表を行った。20年度は、これまでの研究の取り纏めと、研究成果の論文化、国際会議等での研究発表などに力を注いだ。特に、本研究の目的である脳磁場データの統計学的解析法と機能的磁気共鳴画像法との統一手法の開発に取り組み、以下のような高次脳活動に対する具体的課題に適用し一定の成果を挙げることができた。(1)顔画像や色画像の認知に対するカテゴリー事象関連脳活動の信号源推定(2)匂いの知覚と認知に対する脳活動の信号源推定(3)ワーキングメモリ課題、及び思考停止課題に対する脳活動解析法の開発(4)情緒的音声反応、並びに外国語学習者の脳内聴覚野応答の解析(5)五感の感覚統合機能に対する脳活動の計測・解析法の検討脳磁界(HEG)と機能的磁気共鳴画像(fMRI)計測は、研究協力機関装置を用いて実験を行った。解析は、双方の実験における同一課題・同一被験者について実施したデータを千葉大学に持ち帰り、SPM解析ソフト等を用いて双方のデータを比較・検討しながら統一的に解析を行った。この結果、上記に述べたような種々の高次脳活動の課題に対して、従来、単独でMEG解析やfMRI解析のみを行っていた先行研究結果に比べ、より一般化・統合化による解析法の有効性が示唆された。また、これらの研究成果から、複数感覚間刺激の脳活動解析法、脳の感覚統合機能研究などへの手掛かり、特にヒトめ脳の前頭葉眼窩野、扁桃体、海馬、島皮質、視床下部など、脳の重要な深部における機能解明への端緒が得られた。
コンピュータを使った数学的探究過程のカリキュラム化の基礎研究(図形を中心に)

本研究では、以下のような研究成果を得ることができた。1.作図ツールを使った数学的探究過程において基本的なものとして,変形,軌跡(対象の運動の記録),軌跡(条件を満たす点の集合)を取り上げ,それらを核として生成される様々な活動を同定した。2.数学的探究を実現するための1・2時間構成の授業を設計・実施するためのノウハウを明らかにした。また,研究授業を12回行い,その成果をまとめた。3.数学的探究を実現するための5・6時間構成の授業を1回行い,単元構成のノウハウを検討するための資料を作成した。4.ソフト(Geometric Constructor)をver.4.9Cまで改良した。その結果,条件を満たす点の集合としての軌跡の機能が格段に使いやすくなった。6.特にカリキュラム研究の蓄積のためには,多くの学校環境での多数の実験授業が必要であることが明確になった。そのためには,これまでの研究成果の公開だけでなく,インターラクティブな研究の交流を進めるための環境作りが不可欠であり,インターネットはそのための重要かつ有力な手段になることが分かった。研究協力機関:川崎市総合教育センター,島根県立松江教育センター。研究協力校:愛知教育大学附属名古屋中,豊田市立石野中,刈谷市立雁が音中,富士松中,川崎市立白山中,長沢中,南生田中,橘中,稲田中,島根県大社町立大社中,鳥取県若桜町立若桜中,新潟県松代中など。
リポ多糖(LPS)によるマウスマクロファージ及び線維芽細胞の活性比に関する研究

昨年度我々が作製したLPS応答性胎児線維芽細胞株(MEF.He)およびLPS低応答性胎児線維芽細胞株(MEF.HeJ)を、LPSを含む種々の刺激物質で刺激し、IL-6の発現を指標に、両細胞株の応答性を調べた。MEF.He細胞株では、LPSのみならずマウスマクロファージにおいてLPSと同様な作用を示すことが明らかとなっているタキソ-ルや細胞内セカンドメッセンジャーの一つであるセラミドに応答してIL-6mRNAを発現した。一方、MEF.HeJ細胞株では、LPSのみならずこれらの刺激に不応答で、IL-6mRNAを発現しなかった。陽性コントロールのIL-1α刺激では、両細胞株共に応答し、IL-6mRNAを発現した。MEFは、マクロファージに発現し、LPSレセプターの一つであると考えられているCD14分子を発現していないので、CD14を介さないLPSシグナル伝達系の存在が示唆された。また、チロシンキナーゼ阻害剤を用いた実験から、MEF.HeにおけるLPSシグナル伝達系にもチロシンキナーゼが関与することを明らかにし、MEFのLPSシグナル伝達系はマクロファージのそれと共通性が高いことが示唆された。LPSで細胞を前処理すると、2回目のLPS刺激に対して著しく不応答になることが知られており、LPSトレランスとよばれている。マウス腹腔マクロファージを用い、LPSトレランス状態にある細胞のLPSシグナル伝達系を調べた。LPSレランスマクロファージでは、3種のMAPキナーゼ(MAPK,p38,JNK)全ての活性化が抑制されていた。また、MAPKの上流に位置するキナーゼであるRaf-1の活性化も抑制されており、これらMAPキナーゼファミリーの上流のキナーゼがLPSトレランスでは抑制されることを明らかにした。またLPS刺激により活性化される重要な転写因子NF-κBの活性化もLPSトレランスマクロファージでは抑制されていた。以上の結果は、LPSトレランスがLPSシグナル伝達系を構成するかなり上流に位置する分子の抑制により引き起こされることを強く示唆していた。
近世上方の屋瓦に関する基礎的研究

研究期間の最終年度となる今年度は、前年度までに実施できなかった補足的な資料調査を行うとともに、翻刻作業を継続して進め、またこれまでの研究の総括を行った。おもな資料調査先としては、弘前市(弘前城跡出土資料を調査)、八戸市(八戸城跡ほか出土資料を調査)、新発田市(新発田城出土資料を調査)、鹿児島県・鹿児島市(鹿児島城跡出土資料ほかを調査)、奈良女子大学(奈良町出土資料を調査)などがある。これらの資料調査による主たる成果としては、日本海側の弘前城跡・新発田城跡では大坂産の瓦が出土するのに対し、太平洋側の八戸城では大坂産の瓦が出土しないとわかったこと、また八戸城跡、鹿児島城跡などでは特徴的な胎土を使用しているとわかったこと、などが挙げられる。さらに弘前城跡、新発田城跡では、大坂産の瓦が当初は搬入され、のちに模倣されて在地生産されていく様相を把握することができた。翻刻作業については、大坂で瓦生産を行った寺島家の本拠である南瓦屋町について、水帳の翻刻を行った。これにより、町の構成と瓦生産の変容を考えるうえで、基礎的な情報を得ることができた。そのほか、昨年度に引き続いて研究補助員を雇用し、資料調査データの整理や資料調査内容のデータベース化、近世瓦の全国的な集成作業を進めた。上記のような作業をもとに、今年度は本研究の総括を行い、成果報告書を作成し、関係する分野を専門とする全国の研究者のほか、資料調査先、また近畿地方を中心とする公立機関などに送付した。また成果公表の一環として、考古学の専門雑誌『考古学ジャーナル』に原稿を投稿し、掲載されている。本年度については、上方瓦の変遷を把握すべく研究を進めた。そのほか、年度の前半を中心として機材等(コンピュータ、およびトレースのための専門ソフトウェア等)を購入して研究環境を整備した。また、逐次に関連図書(発掘調査報告書および文化財の修理報告書等)を購入するとともに、関連する学会等に出席し、情報収集および知見の深化を図った。それとともに、研究補助員を雇用し、研究対象とする瓦の出土地分布図を作成するための基礎地図作製などを行ったほか、瓦の基準資料についてトレースを進めた。このうち上方瓦の変遷については、報告書による出土状況および出土資料の集成・把握を進めるとともに、資料調査を行い実物資料の観察を行った。本年度の作業により、研究の核となる大坂については、文様の変遷についておおよその把握ができた。より具体的には、もっとも瓦を多く使用した消費地としての特別史跡大坂城跡と、生産地である瓦屋町遺跡での発掘調査による出土資料を核として、大坂市中およびその周辺域における瓦の変遷を把握するとともに、蔵屋敷における搬入瓦の認識と搬入瓦の様相把握を進めた。ただ、製作技法について、当初予見していた状況(瓦製作を担う御用町人であった寺島家の瓦について、大坂の寺島家と、京都の寺島家で製作技法が異なることを想定していた)とは実態が異なることが判明し、知見の修正を進めている。また、上方瓦のうち京都・堺・奈良については、変遷を把握するための作業が遅れており、平成29年度に進捗を図る必要がある。「概要」において述べた製作技法に関する知見の修正が必要になったこと、および京都・堺・奈良について実物資料調査のスケジュールに遅れがみられることから、上記の区分とした。本年度については、昨年度の遅延を取り戻すべく、各地での資料調査を実施するとともに、研究集会の実施に尽力し、かつ研究協力者による文書の翻刻、研究補助員を雇用しての整理作業などを行った。このうち資料調査については、当初の予定では東国を中心とする予定であったが、日程などの調整の都合で、今年度は四国などを中心に実施した。その結果、高知城で17世紀の段階から大坂の瓦が搬入されている状況を確認することができた。研究集会については、「幕藩体制下の瓦」と題して研究代表者が所属する埋蔵文化財研究会の催しとして実施し、研究代表者はその企画、立案、実施にあたり主体的な役割を果たした。研究集会では、これまで大局的な視野から評価されることの少なかった近世瓦について、研究代表者を含む各地域からの報告を得ることで、全国的な視野からの総合を試みた。また資料編として、全国の遺跡から出土している刻印瓦を集成した。これらにより、資料集は800頁を超える充実したものとなった。台風の影響によりパネルディスカッションを中止せざるを得なかったことが悔やまれるが、近世瓦研究において大きな進展があったものと考える。また刻印瓦を集成するなかで、新たに新潟県の新発田城などからも大坂産の瓦が出土していることが明らかとなった。これらについては、平成30年度に資料調査を行い、知見を深めたいと考えている。また、近世の大坂で「三町人」と称された寺島家に関わる文書のうち、未翻刻の資料群について、研究協力者による翻刻作業を進めた。平成30年度にその分析を進めたい。そのほか、昨年度に引き続いて研究補助員を雇用し、資料調査データの整理や、近世瓦の全国的な集成作業を進めた。研究集会の開催に向けて集中的に作業を進め、昨年度の遅れを取り戻すことができた。

おもな資料調査先としては、弘前市(弘前城跡出土資料を調査)、八戸市(八戸城跡ほか出土資料を調査)、新発田市(新発田城出土資料を調査)、鹿児島県・鹿児島市(鹿児島城跡出土資料ほかを調査)、奈良女子大学(奈良町出土資料を調査)などがある。これらの資料調査による主たる成果としては、日本海側の弘前城跡・新発田城跡では大坂産の瓦が出土するのに対し、太平洋側の八戸城では大坂産の瓦が出土しないとわかったこと、また八戸城跡、鹿児島城跡などでは特徴的な胎土を使用しているとわかったこと、などが挙げられる。さらに弘前城跡、新発田城跡では、大坂産の瓦が当初は搬入され、のちに模倣されて在地生産されていく様相を把握することができた。翻刻作業については、大坂で瓦生産を行った寺島家の本拠である南瓦屋町について、水帳の翻刻を行った。これにより、町の構成と瓦生産の変容を考えるうえで、基礎的な情報を得ることができた。そのほか、昨年度に引き続いて研究補助員を雇用し、資料調査データの整理や資料調査内容のデータベース化、近世瓦の全国的な集成作業を進めた。上記のような作業をもとに、今年度は本研究の総括を行い、成果報告書を作成し、関係する分野を専門とする全国の研究者のほか、資料調査先、また近畿地方を中心とする公立機関などに送付した。また成果公表の一環として、考古学の専門雑誌『考古学ジャーナル』に原稿を投稿し、掲載されている。本年度の遅延分を補いつつ、当初の計画通り、平成29年度には東国、平成30年度には西国の検討を進める。平成29年度には全国的な研究会(埋蔵文化財研究集会)で近世の瓦をテーマとして取り扱うこと、および研究代表者が大坂について発表を行うことが決定している。この研究会での発表を、研究を大きく進展させる契機としたい。平成30年度には、29年度に実施できなかった東国での資料調査を実施するとともに、当初予定していた西国での調査も実施する。また研究集会の開催を通じて知りえた新出資料についても、調査を実施する。研究協力者には引き続き文書の翻刻を進めてもらい、考古学と文献史双方からの知見の総合を図る。これらにより、研究により得られた知見を総合し、研究成果を公表するため専門誌に論文を投稿するとともに、報告書を作成し研究の総括を行う。【研究実績の概要】に述べた見通しの違いから、実物資料調査予定などを変更する必要が生じ、予算の執行が遅延した。消耗品購入費の一部として使用する予定である。実物資料調査予定については、変更が終了している。平成28年度に使用予定であった予算を、問題なく平成29年度に執行できる予定である。
感性計測に基づく被服接触感・ストレス計測評価手法の開発に関する研究

本研究では、肌触り・手触りと圧迫にともなう接触感とストレスを生理心理反応の計測から評価する方法とこの反応を引き起こす刺激を計測する方法について検討した。特に、パイル糸で構成されるタオルや毛皮など厚みがあるサンプルのふかふか感や弾力感、毛込感、毛さばき感は、定量的な評価装置が無いことから、これを定量的に評価する方法の開発を検討した。厚みのある繊維製品の接触感を評価する装置を試作し、人の触感覚を反映した評価が行える可能性を得た。接触感については、タオルのようなパイル生地や毛皮のように厚みのある被服材料については、ふかふか感、弾力感、毛さばき感、毛込み感など、独特な接触感覚を人は感じるが、これを評価する評価指標がなく、評価装置も世の中に存在していない。人の触感を評価できる方法を構築するために、本年度は、以下の4件の課題を実施した。(1)厚みのある被服材料として羊の毛皮(ムートン)を対象にして、ふかふか感、毛さばき感を計測評価するための方法として3次元力覚センサを用いる方法の可能性を調査した。パイルの長さを変えたタオルを作製し、パイルの長さに伴って異なる接触感を官能評価し、材料特性については、川端式評価システム(KES)と日本工業規格(JIS)によって評価し、材料特性と接触感との関係について考察した。(2)接触感の客観的な評価指標として、表情に着目し、表情から接触刺激やストレスを評価するための基礎調査を行った。表情は接触感が良い快適刺激に対する評価指標としても期待できる。(3)接触ストレスの評価方法として、生理反応の測定による方法を構築するため、各種繊維と組織が異なる編生地や組織が異なるタオル生地を作製し、これら風合いが異なる生地を皮膚に呈示することによって人が感じる接触感を生理反応の違いから評価する実験を行った。生地を呈示している際の心電図、呼吸、末梢血流を測定し、生地の材料特性の違いと生理反応の違いから人が感じる風合いを評価できるかを調査した。(4)過去に近赤外線血流画像化装置で圧迫を伴う接触を人体に呈示した際の脳活動データを再分析し、脳活動から評価するための部位や評価指標の検討を行った。(5)温度湿度に順応しながら変化していく環境において、従来文献値から提唱されていた温熱的中立温度湿度範囲よりも気温が2°C、湿度が10%RH低い範囲にあることを明らかにした。タオルのようなパイル生地や毛皮のように厚みのある被服材料の接触感については、ふかふか感、弾力感、毛さばき感、毛込み感など、独特な接触感覚を人は感じる。これを評価する評価指標がなく、評価装置も世の中に存在していない。これらの接触感は、人の印象や生理反応に対してポジティブな反応をもたらす可能性がある刺激に基づくものであり、快適を接触的に評価する方法についても、これまでほとんど研究されていない。本研究では、人の接触快適感を評価するための方法を構築することを目的として本年度は、以下の課題を実施した。(1)パイルの長さを変えたタオルを作製し、パイルの長さに伴って異なる接触感を官能評価し、フカフカ感、嵩高感を人が評価している際の行動分析からこれを誘発するための要因について調査した。その結果から評価方法として一案を考察した。(2)温熱快適感に優れた肌着を作製するために様々な繊維による糸を作製し、その糸による編地の材料特性から温熱快適感に優れるサンプルを選定した。(3)接触ストレスの評価方法として、生理反応の測定による方法を構築するため、各種タオル生地や不織布を作製し、これら風合いが異なる生地を皮膚に呈示することによって人が感じる接触感を生理反応の違いから評価する実験を行った。生地を呈示している際の心電図、呼吸、末梢血流などの自律神経系の生理活動の測定やNIRSによって脳中枢の活動についての測定実験を実施し、各条件におけるデータを採取した。(4)不織布をサンプルとして、肌触りにおける接触快適感を知覚している際の脳活動をNIRSで測定し、接触快適感を脳活動から評価できるかの可能性を調査した。人が感じられる接触快適感を明示化する方法を構築するために、パイル布地であるタオルをサンプルとして、接触快適感評価を行った。織密度が異なる3種類のタオル試料を用意した。これらの試料の柔軟快適感を評価するときの触診動作においてタオルに加える力の挙動を圧力分布測定システムで測定した。測定データから算出される荷重中心、接触圧力と接触面積の変化と柔軟快適感との相互関係を分析し、被験者が感じる柔軟快適感を評価するための評価指標について考察した。触診動作は指を揃えた利き手で布面に対して垂直に繰り返し押す動作とし10秒間触診させ、官能評価させた。タオルは、平らな机の上に敷かれた圧力分布測定センサ(ニッタ製)の上に置き、10秒間の触診動作に伴う荷重を100Hzで測定し、荷重中心・接触圧力・接触面積の変化を計算した。

官能検査は10対の評価用語によるSD法(5段階)で評価した。被験者は20代の男女大学生10名であった。タオルの重ね合わせ枚数の違いの試料対しては当然のことながら評価結果に違いがあり、特に「ふんわり」「ボリューム感がある」に大きな差が得られた。圧力分布測定データから荷重中心分布を求めた。この点の広がりはタオルの枚数違いに伴う柔軟特性によって異なることが確認され、この分布の重心と各点との距離の平均および標準偏差から分布の広がりの違いを数理的に表現できた。これらの変数が柔軟快適感を説明するための指標になる可能性を得た。官能検査結果と圧力分布センサから求めた指標との単相関係数を求めた。重心までの距離平均と「ふんわり」との相関が0.81と高値であり、「ボリューム感がある」とは0.7であった。これらの結果から、嵩高さがあり、柔軟快適感があるタオル試料においては、触診によってタオルに加えた力が水平面方向にバラツクき、このバラツキが大きさタオルの柔軟感を評価する指標の一つとなる可能性を得た。ムートンを試料として実施した実験において、これまで評価方法が無かった弾力感、毛込み感を評価するための評価指標を求め、装置の試作に成功した。温度と湿度の環境に対して順応を繰り返しながら知覚する温熱的中立温度湿度条件や不快環境について、実験的に求め、従来、文献から推定されていた着衣温熱環境についての快適条件を明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。接触快適感についてのこれまでの研究は、ストレスの有無、特に不快状態の程度を評価する研究がほとんどであったが、本研究では、不快状態だけでなく、快適状態についても評価するための方法を検討する。これまでは、ムートンやタオル生地を用いてきたが、今後も、接触快適感を誘発する可能性のある繊維製品を対象にして、その快適感を評価するための計測方法を検討する。この際、快適に関する刺激の呈示について、そのレベルを変えた刺激を設定することが難しいことから、刺激については、多種多様なものを選定し実験を行う。また、快適か否かについては、心理評価についての結果に基づいて、程度の違いを分類して生理反応のデータの集計を行い、計測評価方ほとしての有用性について検証する。
高分子鎖一本の引張り特性の直接測定

ナノメートルオーダーのマニピュレーションとピコニュートンオーダーの力の測定が可能な原子間力顕微鏡を利用して、高分子希薄溶液中の高分子鎖の引張り特性の測定を検討した。両末端にカルボキシル基を導入した単分散ポリスチレン(PS)をリビング重合により調製し、そのトルエン溶液を測定に用いた。また、プローブ探針とシリコンウェハ-基板の表面を水酸化処理した。カルボキシル基は水酸基と反応して共有結合を形成することができる。PSトルエン溶液中で探針と基板表面の間の距離を0100nm程度のに渡り繰り返し往復運動させ、探針の変位を検出した。その結果、13%程度の確率で逆ランジュバン関数に類似したフォースカーブと1020ピコニュートンの最大引張り力が観測された。これは高分子鎖の一部が探針と基板表面に物理吸着し、引っ張られたものと考えられる。また、0.1%以下の確率で200250ピコニュートンの最大引張り力が観測された。これは、PS末端の塩素基が水酸基に変化し、探針と基板に水素結合により架橋され引っ張られたものと考えられる。最大延伸距離は、用いたPSの分子量に比例して増大した。力一距離カーブは、高分子鎖を構成するセグメントが弾性変形すると仮定する拡張されたランジュバン関数によく一致した。モデル計算との比較から、セグメントの長さはC-C結合の24倍程度と評価され、セグメントの弾性率はC-C-Cの共有結合の変角の理論弾性率120N・m^<-1>よりも著しく小さくなった。以上の結果から、高分子鎖一本の延伸過程では、複数個のC-C結合の連結鎖から成るセグメントの配列が初期のランダム状態から一直線状に変化すると同時に、そのセグメント自身が弾性伸長していると考えられる。本研究では、孤立高分子鎖一本の性質を実験的に検証する新規測定技術を開発し、高分子鎖の分子レベルでの特性を初めて直接評価した。孤立高分子鎖の性質は、長年に渡り統計力学的に解析され、高分子溶液のみならず高分子凝集体の諸物性の重要な基礎になっている。しかしながら、それは理論的研究だけにとどまり、孤立高分子鎖を一本だけ取り出し、直接特性評価する実験例は皆無と言える。本研究では、孤立高分子鎖一本の性質を実験的に検証する新規測定技術を開発し、高分子鎖の分子レベルでの特性を初めて直接評価する。両末端にジメチルクロロシラン基を導入したポリジメチルシラン(PDMS)を調製し、そのトルエン溶液を測定に用いた。ジメチルクロロシラン基は水酸基と反応して共有結合を形成することができる。PDMSトルエン溶液中で探針と基板表面の間の距離を0100nm程度に渡り繰り返し往復運動させ、探針の変位を検出した。これは、PDMS末端の塩素基が水酸基に変化し、探針と基板に水素結合により架橋され引っ張られたものと考えられる。もし、両末端が共有結合により架橋されれば、数ナノニュートンの最大引張り力が検出されるはずである。現在、共有結合による引張りは実現していないが。末端基を変化させるなどして検討中である。また、市販の原子間力顕微鏡では使用できる溶媒に制限があるため、本申請で購入したピエゾアクチュエータシステムを用いて新規評価装置を試作中である。

以上の結果から、高分子鎖一本の延伸過程では、複数個のC-C結合の連結鎖から成るセグメントの配列が初期のランダム状態から一直線状に変化すると同時に、そのセグメント自身が弾性伸長していると考えられる。本研究では、孤立高分子鎖一本の性質を実験的に検証する新規測定技術を開発し、高分子鎖の分子レベルでの特性を初めて直接評価した。
不均質なすべり量分布の効果を評価して近地の津波をより良く予測するための研究

1)2011年東北地方太平洋沖巨大地震の震源過程は様々なデータから様々な研究者により推定されている。さらに東北地方太平洋沿岸の巨大津波の遡上高・浸水域・浸水深も多くの研究者により非常に多く調査されている。推定された様々な震源モデルを用いて津波数値計算を実施し、調査された津波遡上域や遡上高をどの程度説明できるかを調査した。用いた全ての震源モデルで津波遡上域や遡上高はある程度良く説明できることが分かった。しかし、完全に調査結果を説明できる震源モデルは存在しない事も判明した。当然、津波波形データを用いて推定している震源モデルは津波調査結果をより良く説明することも分かった。最も単純な1つの矩形断層モデルでも、ある程度良く津波調査結果を説明できることが判明したことは、リアルタイム津波遡上予測が現実的であることを示す良い結果である。結果をまとめた論文はMacInnesetal.(2012)としてBSSAに受理された。2)津波遡上高を予測するためにどの程度詳細なすべり量分布の推定が必要かを解析する。与えたすべり量分布から計算された津波高や津波波形を、再現するために、最も単純な1つの矩形断層から、非常に詳細なすべり量分布までを用いて津波数値計算結果を比較した。1つの矩形断層モデルや2つの矩形断層モデルでも90%近く津波高を説明できることが明らかになった。つまり、津波予測には詳細なすべり量分布の影響は少ないことが示され、単純な矩形断層モデルで十分であることが示された。しかし、水深が100mの観測点では津波波形に大きな違いが見られ、すべり量分布の違いが影響を及ぼすことも明らかになった。3)北海道-千島-カムチャッカ沈み込み帯での古津波の発生頻度を推定するため、様々な津波堆積物研究者が調査した結果を総合的にまとめた。この結果は2012年GSA秋季大会(11月5日)にて発表した。今年度は2011年東北地方太平洋沖地震、2010年チリ巨大地震、2007年ソロモン巨大地震による津波の津波被害・津波遡上高分布の調査結果の収集し、津波遡上数値計算プログラムの開発と準備し、津波数値計算のための海底地形グリッドデータ・陸上グリッドデータの作成することとしていた。そこで、2011年東北地方太平洋沖地震の津波に対する遡上高分布を収集し,さらにこれまでに様々な手法で推定され発表されている10のすべり量分布(1.GCMTの結果から矩形断層モデル, 2.Hays et al.,2011(USGS), 3.Shao et al.,2011(UCSB), 4.Ammon et al.,2011(Penn State),5.Weiand Sladen,2011(Caltech), 6.Fujii and Satake,2011, 7.Saito et al.,2011, 8aと8b.Gusman et al., 2011, 9.NOAA PMEDの断層パラメターを収集した。津波遡上数値計算プログラムを準備し、東北地方太平洋沿岸の5地区(仙台平野、南三陸町、広田町、岩手船越、田老町)の海底地形グリッドデータ及び陸上グリッドデータを作成した。さらに得られたすべり量分布から津波遡上数値計算を実施した。その計算結果と調査結果を比較することで上記10のすべり量分布の違いによる津波遡上域・津波高の違いを解析した。8b.Gusman et al.,2011のモデルが比較的良く観測された津波遡上域・津波高を説明できることが分かった。さらにどのモデルでも仙台平野の遡上域は説明できることも分かった。結果はBSSA(国際誌)に投稿する予定である。

しかし、水深が100mの観測点では津波波形に大きな違いが見られ、すべり量分布の違いが影響を及ぼすことも明らかになった。3)北海道-千島-カムチャッカ沈み込み帯での古津波の発生頻度を推定するため、様々な津波堆積物研究者が調査した結果を総合的にまとめた。この結果は2012年GSA秋季大会(11月5日)にて発表した。東北地方太平洋沖地震に対して推定されている様々なすべり量分布に対して東北地方沿岸の5つの代表的な地域で津波遡上計算を実施し、調査結果と計算結果を比較するところまで達成することができた。計画では数値計算を実施する準備の予定であったが、計算を実施し結果を得ることが出来ており,非常に順調に進展している。今後も計画のとおり、2011年東北地方太平洋沖地震の解析を進めるとともに、20110年チリ地震による津波など他の巨大地震による津波にも着手していく。
骨および神経細胞再生治療におけるビオプテリン補酵素の役割を探る

胚性幹細胞から神経細胞を分化させる研究が現在広く行われている。私は骨芽細胞へのセピアプテリン還元酵素(SPR)アンチセンスオリゴヌクレオチドの導入で、骨芽細胞の増殖能が抑制されること、すなわち、SPRが生成する物質であるビオプテリン補酵素(BH4)が骨芽細胞の増殖能に関係していることを平成15年度平成16年度の科学研究費で遂行し明らかにした。また、BH4は一酸化窒素合成酵素(NOS)の補酵素であるため、神経伝達物質合成に不可欠な因子である。さらに、NO-cGMP系が、神経細胞の樹状突起の伸長に関与しているとの報告がある。骨吸収や神経細胞の分化に関与する酵素がBH4を必須の補酵素として要求することから、本年度の研究ではSPR遺伝子ノックアウトマウスを作出し、SPRの生成するBH4が骨吸収や神経細胞の分化等に重要な因子の1つである可能性を探った。作出したSPR遺伝子ノックアウトマウスは最長約半年の短命である事が判明した。また、非常に生育が悪く、wild-typeおよびhetero-typeのマウスと比較して、生育速度は約50%であった。摂食行動以外の行動はほとんど見られなかった。SPR遺伝子ノックアウトマウスを用いて、マウス形態および各臓器(特に脳)における切片を作製し、HE染色し観察を行ったところ、どの臓器も構造に変化は見られなかったが、全体的に発達不足であり、wild-typeおよびhetero-typeのマウスと比較して約50%の大きさであった。In vivo実験で、BH4が細胞の増殖に重要な因子であり、またSPR遺伝子ノックアウトマウスの作出からBH4欠損により臓器の分化増殖の抑制効果が見られた事実から、BH4は細胞の増殖・分化に必要不可欠の因子であると考えられた。このマウスを用いたさらなる研究によりBH4の補酵素作用以外の働きの発見に繋がると考えられる。テトラヒドロビオプテリン(BH_4)はチロシン水酸化酵素や一酸化窒素合成酵素(NOS)の重要な補酵素として働いているため、神経伝達物質合成に不可欠な因子である。また、NOがグアニル酸シクラーゼを直接活性化してcGMPを産生させ、cGMPはcGMP依存性プロテインキナーゼを活性化するというNO-cGMP系が、神経細胞の樹状突起の伸長に関与しているとの報告がある。今年度は、PC12細胞にSPRのアンチセンスオリゴヌクレオチドを導入し、一過性にSPR活性を阻止させることによるBH_4欠乏が細胞にどのような影響を及ぼすのか検討した。ラットSPRの5'側cDNA塩基配列が決定されていないため、抽出m-RNAからcDNAを合成し、シークエンスすることによりラットSPRの5'末端部分の塩基配列を決定した。この塩基配列をもとに、最適なアンチセンスオリゴヌクレオチドをデザインした。合成したアンチセンスオリゴヌクレオチドはリポフェクチンによりPC12細胞に導入した。その結果、アンチセンスオリゴヌクレオチド導入により、SPR活性はほぼ完全に検出できないレベルとなった。それに伴い細胞内のBH_4量も減少した。さらにアンチセンスオリゴヌクレオチド導入は、PC12細胞の増殖や神経突起の伸長を顕著に抑えることが判明した。アンチセンスオリゴヌクレオチド導入により、アポトーシスやネクローシスが起こっていない事より、PC12細胞の増殖や神経突起の伸長抑制効果は、BH_4欠乏により引き起こされることを意味している。骨芽細胞でもBH_4の増殖能への影響があることから、SPRおよびその生成産物であるBH_4は神経細胞の分化増殖機構を司る重要な因子の1つであることが考えられた。