hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛋白質の大規模構造変形ダイナミクスと機能発現

次の(1)(4)の成果が得られた。(1)分子モーターの駆動機構に関する新しい理論筋肉はいかにしてATPの化学エネルギーを力学的エネルギーに変換するか?これは長年の分子生物学の未解決問題であり、多くの実験的、理論的努力が続けられてきた。本研究では、フォールディング研究で用いられた方法と概念を蛋白質の運動の記述に用いることにより、力発生を合理的な物理的前提と分子構造、1分子計測、そのほかこれまでの多くの実験と矛盾しない形で説明するモデルを構築した。(2)分子進化と蛋白質ダイナミクスの理論生物学的な選択なら蛋白質はその機能によって選択される。こうした機能に関わる選択を通じて100200世代で得られた配列は、たいていの小規模なアミノ酸置換に対して機能や安定性を変えない(たいていの変異は中立変異である)、という自然の蛋白質に広く見られる鈍感さを持つ。(3)光シグナル伝達系の機能発現ダイナミクスの新しい描像PhotoactiveYellow proteinは発色団を持つ蛋白質であるが、この蛋白質の光シグナル伝達における重要な状態が部分的にunfoldした状態であることが実験的に示されている。Munotzらがフォールディング研究のために開発した統計力学的モデルをさらに発展させ、エネルギーランドスケープの計算に適用し、光によって誘起されたunfolding-folding転移を合理的に説明することに成功した。大規模構造変形を伴う、光緩和の新しいシナリオを提案することができた。(4)蛋白質フォールディングダイナミクスにおける中間体の役割の解明格子模型を用いて、ネイティブ構造のほかに際立って深いエネルギーミニマムに対応する中間体のあるマルチファネル型ポテンシヤル面上のフォールディング過程を分析した。本研究では、エネルギーランドスケープ理論を機能発現の問題に適用するために、構造変化と機能発現が共役した高次元エネルギー面を考え、この方法をアクトミオシン系のエネルギー変換に適用した。アクトミオシン系については、レバーアーム仮説を支持すると言われるデータも含めて、矛盾する解釈を許す多くの実験データを説明する統一的で合理的な理論は、まだ登場していない。本研究では、アクチンミオシン接触面の構造変化と、すべり運動という機能が共役した高次元エネルギー面を考えることで、この問題を解決しようと試みた。この理論は(1)あらわな、しかし出所不明の詳細釣り合いの破れや、ミリ秒、ナノメートルのスケールで持続する温度差、などの統計力学的に不自然な仮定は導入しなくてもよい。(2)配列の変異、溶媒の変化、などのコントロールによってエネルギー面に生じる変化を予測し、実験と対比させることが可能である。(3)高次元エネルギー面の構造は、力学的な負荷、粘性など実験条件の違いによって柔軟に変化しうる。従って、ミオシン1分子の応答も柔軟であることが予想され、負荷によって生じる運動の差異を定量的に予言することが可能である。などの特徴を持った定量的モデルを構築することに成功した。生物物理学の積年の課題であった分子モータの物理的機構について、見通しのよい、予測能力を備えた理論を展開するために大きな前進をした、ということができる。本研究では、蛋白質の大規模構造変形のダイナミクスを理解することが機能分析にとって非常に重要であると考え、構造変形の合理的な自由エネルギー曲面のモデルを構築し、この曲面上の運動を分析、分類することにより機能を解析するアプローチを重視した。この目的を達成するため、粗視化された分子動力学計算法の開発に重点を置いた研究を実施した。すなわち、側鎖の自由度を無視してα炭素、あるいはβ炭素のみを考え、複数の結晶構造や中間体がエネルギー極小となるようにポテンシャルを設計し、分子動力学シミュレーションを実行した。この方法をとくに、アクトミオシン系に適用し機能発現の機構を説明するためのモデルに適用するための研究が行われ、機能発現に際してのエネルギーランドスケープの構築に向けて重要な課題を克服した。

また、上述の粗視化された分子動力学計算法に加えて、統計力学的モデルを用いて自由エネルギー面のモデルを構築する研究が行われた。このモデルにより、遷移状態および中間体の構造と特徴が浮き彫りにされ、構造変形と機能の相関を解析するための手法が構築された。この方法を用いて、RASなどシグナル伝達蛋白質について大規模変形と機能の相関を示すための研究が進められた。さらに、蛋白質の配列設計と構造、フォールディング過程の関係を理解するために、計算機中での配列選択シミュレーションが行われた。その結果、配列は多くの中立な変異をゆるすこと。中立な変異の許容と熱的な構造ゆらぎの間に相関があること、などが示された。(1)生物学的な選択なら蛋白質はその機能によって選択される。こうした機能に関わる選択を蛋白質の粗視化モデルを用いて計算機でシミュレートした。計算機上の選択を通じて100200世代で得られた配列は、たいていの小規模なアミノ酸置換に対して機能や安定性を変えない(たいていの変異は中立変異である)、という自然の蛋白質に広く見られる鈍感さを持つ。また、選択過程における構造の発達過程は、選択後の配列のフォールディング過程と相似である、という分子レベルのevo-devo比較の意義を示すことができた。(2)Photoactive Yellow Proteinは発色団を持つ蛋白質であるが、この蛋白質の光シグナル伝達における重要な状態が部分的にunfoldした状態であることが実験的に示されている。Munotzらがフォールディング研究のために開発した統計力学的モデルをさらに発展させ、エネルギーランドスケープの計算に適用し、光によって誘起されたunfolding-folding転移を合理的に説明することに成功した。光を吸収する色素のまわりの蛋白質の局所的な構造ゆらぎの増大が、色素と直接相互作用しないN末端部分のアンフォールディングを引き起こし、中間体の寿命をコントロールする、という描像を示すことに成功し、大規模構造変形を伴う、光緩和の新しいシナリオを提案することができた。
組織透明化によるカエル胚内部構造定量化と有限要素解析：発生と力の関係の解明

本研究は、胚発生過程の形態形成原理を明らかにするために、胚内部の3次元的力学状態を明らかにすることを目的とする。そのためには、胚内部の3次元組織構造と組織ごとの力学特性、組織間の力のバランスを求める必要があるが、3次元組織構造については十分な情報が得られていない。そこで、平成30年度は、発生の研究で多用されるアフリカツメガエル胚を対象とし、透明化した胚の全領域を蛍光イメージングすることで内部組織の3次元構造の定量化を行った。サンプルとして、Stage 22-36の尾芽胚各発生段階における、細胞膜に蛍光タンパク質RFPを強制発現させた遺伝子改変(mem-RFP Tg)アフリカツメガエル(Xenopus laevis)胚を用いた。Becherらの透明化法(BABB法)を改良し、胚の透明化を行った。BABB法による透明化の影響で、胚が縮むことが知られているので、胚の前後軸、背腹軸、左右軸各方向における収縮率を求め、有限要素法で使用するモデル作成の際に考慮する。共焦点蛍光顕微鏡(Zeiss)を用いた透明化胚の蛍光イメージングを行った。医用画像処理ソフトMimicsを用いて蛍光イメージングz stack画像から各組織のセグメンテーション、3D再構成を行い、胚内部3次元組織構造を得た。有限要素法によるモデル解析に用いるため、得られた胚内部3次元構造から、各発生段階における平均的な組織構造を求めた。[組織透明化]Becherらの透明化法(BABB法)を改良し、胚の透明化を行った。[透明化による胚の収縮率測定]BABB法による透明化の影響で、胚が縮むことが知られている。胚の前後軸、背腹軸、左右軸各方向における収縮率を求め、有限要素法で使用するモデル作成の際に考慮する。[蛍光イメージング]共焦点蛍光顕微鏡(Zeiss)を用いた透明化胚の蛍光イメージングを行った。[画像解析]医用画像処理ソフトMimicsを用いて蛍光イメージングz stack画像から各組織のセグメンテーション、3D再構成を行い、胚内部3次元組織構造を得た。上記の実験、解析を全て予定通り達成することができたので、おおむね順調に進展していると言える。組織透明化法および蛍光イメージング法から得られた3次元胚内部組織構造と、先行研究から得られた組織毎の力学特性、残留応力と合わせ、有限要素法による力学モデル解析を行い、胚内部の3次元応力・ひずみ分布を求める。更に胚内部における収縮関連タンパク質(アクチン、ミオシン、リン酸化ミオシン)の発現部位を3次元的に特定し、力学場分布との関係を明らかにすることにより、胚内部の形態形成過程におけるミクロな力学因子と発生現象の関連を解明することを目指す。[有限要素法による力学モデル解析]本研究および先行研究で得られた組織3次元構造と各組織のヤング率、ポワソン比などをパラメータとして有限要素法による力学モデル解析を行い、各発生段階における胚内部の3次元応力・ひずみ分布を求める。[胚内部収縮関連タンパク質発現部位可視化]mem-RFP Tgアフリカツメガエル胚を用い、組織透明化処理と同時に収縮関連タンパク質(アクチン、ミオシン、リン酸化ミオシン)を免疫染色した胚を共焦点蛍光イメージング測定する。組織構造を同時に観測することで、形態形成に関連するタンパク質の発現部位を3次元的に特定する。[画像解析]医用画像処理

ソフトMimicsを用いて蛍光イメージングz stack画像から各組織のセグメンテーション、3D再構成を行い、胚内部3次元組織構造を得た。有限要素法によるモデル解析に用いるため、得られた胚内部3次元構造から、各発生段階における平均的な組織構造を求めた。上記の実験、解析を全て予定通り達成することができたので、おおむね順調に進展していると言える。組織透明化法および蛍光イメージング法から得られた3次元胚内部組織構造と、先行研究から得られた組織毎の力学特性、残留応力と合わせ、有限要素法による力学モデル解析を行い、胚内部の3次元応力・ひずみ分布を求める。更に胚内部における収縮関連タンパク質(アクチン、ミオシン、リン酸化ミオシン)の発現部位を3次元的に特定し、力学場分布との関係を明らかにすることにより、胚内部の形態形成過程におけるミクロな力学因子と発生現象の関連を解明することを目指す。[有限要素法による力学モデル解析]本研究および先行研究で得られた組織3次元構造と各組織のヤング率、ポワソン比などをパラメータとして有限要素法による力学モデル解析を行い、各発生段階における胚内部の3次元応力・ひずみ分布を求める。[胚内部収縮関連タンパク質発現部位可視化]mem-RFP Tgアフリカツメガエル胚を用い、組織透明化処理と同時に収縮関連タンパク質(アクチン、ミオシン、リン酸化ミオシン)を免疫染色した胚を共焦点蛍光イメージング測定する。組織構造を同時に観測することで、形態形成に関連するタンパク質の発現部位を3次元的に特定する。設備備品として購入予定であった共焦点顕微鏡対物レンズを設置する共焦点顕微鏡(Zeiss)の導入が当初の予定より遅れたため、平成30年度にレンズの購入を行なわなかったため。
20世紀初頭の日本とヨーロッパにおける美術家の舞台活動についての研究

本研究は、研究代表者がこれまで『ダンス!20世紀初頭の美術と舞踊』展(2003年)の企画・編集、「崔承喜の「朝鮮舞踊」をめぐって」(国際シンポジウム「戦争と表象/美術20世紀以後」平成17年度科研費研究成果公開促進費(A)及び『戦争と表象/美術20世紀以後』(美学出版、2007年刊))などを通して培ってきた、美術と演劇・舞踊に関する研究を更に深めることを目的としている。今年度は、1931年と1934年に来日公演を行い、石井漠など日本の舞踊家たちに大きな影響を与えた舞踊家アレクサンダー・サハロフに注目し、美術と舞踊の一つの交錯を明らかにすることに努めた。サンロフの舞踊家としてのデビューの契機は、ミュンヘンで「青騎士」グループを形成する美術家ヴァシリー・カンディンスキーやアレクセイ・ヤウレンスキーとの交遊であった。カンディンスキーの芸術活動の中で、その初期に熱心に取り組まれた舞台作品は、彼の綜合芸術の理念との関連から重要な意味をもつものであったことは知られているが、その舞台作品に舞踊家として協力したのが若き日のサハロフである。そこで、1910年前後のミュンヘンにおけるサンロフとカンディンスキーら美術家たちとの交遊を明らかにし、石井漠におけるサハロフへの興味と受容を調べ、またサハロフ来日時を中心に日本の同時代の批評家たちの反応について文献調査をすすめた。また、日本でのカンディンスキー受容についての先行研究に多くを学びながら、彼の舞台美術の受容のなかにサンロフの影響が見られるかどうかについても調査した。平成17年度は主として研究環境の整備及び資料の収集に当たった。その成果は、たとえば、写真集『ニューヨークらかんスタジオと鈴木らかん清作』(有限会社らかん、1994年)および武蔵野市立吉祥寺美術館で開催された展覧会(2005年)の調査などにより、『ダンス!20世紀初頭の美術と舞踊』展(2003年)で取り上げた舞踊家・伊藤道郎が、アメリカ時代にすでに写真家・中山岩太の被写体になっていたことが明らかになった。1930年代に中山岩太は日本で石井漠舞踊団の舞踊家たちが跳躍する姿を多数撮影しているが、これらの写真の背景を考える際、興味深い示唆を与えてくれるものであった。また、ベルリン国立図書館における調査で、石井漠の1923年のベルリンでの公演を紹介する雑誌・新聞記事を確認することができた。今後も継続的に調査する必要があると考えている。これらの調査を踏まえて、論文「美術と舞踊の交錯--川島理一郎の舞踊経験から」(『美術フォーラム21』(2006年4月刊行予定)所収)において、美術と舞踊の関係の一考察を行った。さらに、「崔承喜の「朝鮮舞踊」をめぐって」(平成15-16年度基盤研究(B)(1)「20世紀における戦争と表象/芸術」(研究代表:長田謙一))で行った研究および、その成果発表(平成17年度研究成果公開促進費(A)「戦争と表象/美術20世紀以後」)により、新たな資料や情報が得られつつあるので、今後さらに崔承喜に関する調査も継続し、本科研による研究の深化につなげたい。平成18年度は、主として国内における資料の収集および聞き取り調査に当たった。資料では、『海外新興芸術論叢書新聞・雑誌篇』全10巻(ゆまに書房)や『築地小劇場』(復刻版)等により、逐次刊行物に掲載された記事を中心に文献調査を進めることができた。また聞き取り調査では、日本の近代舞踊のパイオニアである石井漠ならびに石井小浪の内弟子をしていた舞踊家たちに話をうかがうことができた。特に小浪の内弟子だった舞踊家からは、1923年の石井漠と小浪の洋行についてや、その帰国後から1929年に独立するまでの様子についての貴重な証言を得られた。その証言から、1930年前後とされている中山岩太の写真(石井漠と小浪による「山を登る」)が、1929年以前の撮影であることが判明するなど、『ダンス! 20世紀初頭の美術と舞踊』展(2003年)で取り上げた写真作品の研究を一歩進めることになった。さらに、「崔承喜の「朝鮮舞踊」をめぐって」(平成15-16年度基盤研究(B)(1)「20世紀における戦争と表象/芸術」(研究代表:長田謙一))で行った研究および、その成果発表(平成17年度研究成果公開促進費(A)「戦争と表象/美術20世紀以後」)は、『国際シンポジウム戦争と表象/美術20世紀以後記録集』(美学出版、2007年刊)として結実した。新たな資料や情報が得られつつあるので、今後さらに崔承喜に関する調査も継続し、本科研による研究の深化につなげたい。

サンロフの舞踊家としてのデビューの契機は、ミュンヘンで「青騎士」グループを形成する美術家ヴァシリー・カンディンスキーやアレクセイ・ヤウレンスキーとの交遊であった。カンディンスキーの芸術活動の中で、その初期に熱心に取り組まれた舞台作品は、彼の綜合芸術の理念との関連から重要な意味をもつものであったことは知られているが、その舞台作品に舞踊家として協力したのが若き日のサハロフである。そこで、1910年前後のミュンヘンにおけるサンロフとカンディンスキーら美術家たちとの交遊を明らかにし、石井漠におけるサハロフへの興味と受容を調べ、またサハロフ来日時を中心に日本の同時代の批評家たちの反応について文献調査をすすめた。また、日本でのカンディンスキー受容についての先行研究に多くを学びながら、彼の舞台美術の受容のなかにサンロフの影響が見られるかどうかについても調査した。
2次元画像・音響特徴量の選択的利用による3次元頭部形状推定に関する研究

2次元画像・音響特徴量を選択・相補的に利用した3次元頭部形状推定手法の実現を目的とし,以下の4つの研究成果を得た.(1) 109人分のレンジスキャン・日本語5母音の音声データを含むデータベースを構築した.(2)顔形状の事前知識を用いて特徴点の情報から個人の3次元顔形状を高速推定する手法を実現した.(3)音響特徴量と3次元頭部形状をニューラルネットワークにより対応付けし,単母音音声から3次元頭部形状を推定する枠組みを構築した.(4) 3次元頭部モデルを効率的に生成するためのレンジスキャンデータに対する非剛体レジストレーション手法を実現し論文として発表した.2次元画像・音響特徴量を選択・相補的に利用した3次元頭部形状推定手法の実現を目的とし,以下の4つの研究成果を得た.(1) 109人分のレンジスキャン・日本語5母音の音声データを含むデータベースを構築した.(2)顔形状の事前知識を用いて特徴点の情報から個人の3次元顔形状を高速推定する手法を実現した.(3)音響特徴量と3次元頭部形状をニューラルネットワークにより対応付けし,単母音音声から3次元頭部形状を推定する枠組みを構築した.(4) 3次元頭部モデルを効率的に生成するためのレンジスキャンデータに対する非剛体レジストレーション手法を実現し論文として発表した.本研究の目的は、人物頭部の3次元形状と個人の声質の間の相関関係を明らかにし、その相関関係に基づいて、画像特徴量あるいは音響特徴量から未知の人物の尤もらしい3次元頭部形状を推定することである。本年度はこの目的を達成するために重要な顔特徴データベースの構築を主として行った。具体的な構築方法は以下に示す通りである。まず、20代男女の被験者53名の正面顔画像と顔の3次元形状をNEC社製レンジファインダDANAE-Rにより計測した。加えて、同一被験者が日本語5母音を連続発声した音声を収録し、さらに3次元頭部形状推定結果の検証用の正面・側面顔画像も取得した。次に、獲得した正面顔画像と顔の3次元形状から、最適化局所アフィン変換に基づくフィッティング手法に基づき3次元頭部モデルを構築した。また音声に対してラベリング処理を行い、母音発声区間中の定常状態にある区間から音響特徴量として基本周波数・メル周波数ケプストラム特徴を抽出した。最後に、3次元頭部モデルの全頂点の3次元座標からなるベクトルと、音響特徴量ベクトルを統合したベクトルを特徴ベクトルとし、この処理を全てのデータについて適用することで顔特徴データベースの構築をした。そして、既提案の「顔の事前知識に基づく3次元顔形状推定」手法を、音響特徴量を含めた形式に定式化し直し、顔特徴データベース内に収録されている被験者の音響特徴量から、それに対応する人物の3次元頭部形状が推定可能であるか検証した。本研究の目的は、人物頭部の3次元形状と個人の声質の間の相関関係を明らかにし、その相関関係に基づいて、画像特徴量あるいは音響特徴量から未知の人物の尤もらしい3次元頭部形状を推定することである。本年度は、昨年度に引き続き顔特徴データベースの拡充作業を行った。具体的には、20代男女13名の被験者の正面顔画像と3次元顔形状をレンジファインダにより計測し、加えて、同一被験者が日本語5母音を連続発声した音声を収録し、さらに検証用の正面・側面顔画像も取得した。これによりデータベースに含まれる個人の数が65人となった。次に、従来の最適化局所アフィン変換に基づくレンジスキャンデータのフィッティング手法を見直し、非剛体レジストレーションに基づくフィッティング手法を導入した。これにより、レンジスキャンのノイズを除去しつつ、かつ個人の顔の輪郭特徴をより反映した3次元頭部モデルを構築することが可能になった。加えて、拡充した分の音声データについて、ラベリング処理・音響特徴量ベクトル(母音発声区間中の定常状態にある区間の基本周波数・メル周波数ケプストラム特徴)の計算を行い、顔特徴データベースを再構築した。そして、改めて、顔特徴データベース内に収録されている全被験者の音響特徴量から、それに対応する人物の3次元頭部形状が推定可能であるか検証を行った。また、最後に、2変量間の相関を記述可能な正準相関分析を利用し、音響特徴量から3次元頭部形状を回帰する手法の検討も行った。本年度は、昨年度に引き続き、顔特徴データベースの拡充作業を行った。結果的に、男性71、女性38、計109人分の特徴を含む顔特徴データベースを構築することができた。次に、Radial Basis Functionsとエネルギー最小化に基づく非剛体レジストレーション手法により、半自動で被験者の3次元頭部モデルを構築する手法を開発した。これにより、個人の顔輪郭の特徴を反映した3次頭部モデルを構築することが可能となった。また、個人を表す音響特徴量として、基本周波数、メル周波数ケプストラル係数、Relative Spectraについて検討した.検討結果に基づき、話者の口腔の音響特徴を表すことができるメル周波数ケプストラル係数とその1次、2次差分係数を用い、単母音から抽出された特徴量と正準相関分析およびフィードフォワード型のニューラルネットワークにより3次元頭部モデルのとマッピングした。データベース中の70名分の単母音データを用いた10ホールドのクロス

バリデーションテストの結果から、ニューラルネットを用いた場合に、音声単独から6.7[mm]の精度誤差で3次元頭部形状を予測できることが分かった。さらに、3次元形状推定に有効な画像特徴量と、画像・音響特徴量と組み合わせて、3次元形状推定を行う枠組みについて検討した。
小型高分解能レーダネットワーク信号処理手法の開発

圧縮センシングを用いた気象用レーダの大容量観測データの圧縮手法を開発し、分解能が異なる2種類のレーダ(PAR、BBR)で観測されたレーダ反射因子のデータに適用した結果、圧縮率0.3以上で復元率80%以上を達成でき、圧縮率0.3で1mm/hの精度を保証できることを示した。また、高精度な再構成手法で約6%の精度向上が図られた。2台のPARを対象とした降雨減衰補正手法を提案した。本手法は各PARのHB解の分散の重みにより各PARで求めたHB解を合成する手法であり、平均絶対誤差が各PARに比し約1dB改善され、有効に機能した。また、二重偏波レーダネットワークに適用可能な減衰補正手法の検討も行った。気象災害に対する警戒情報を提供するレーダネットワークを用いた観測システムの開発に必須となるレーダネットワーク信号処理手法を開発し、本手法の有効性を評価することを目的とし、以下のように研究を実施した。○Ku帯広帯域レーダ(BBR)およびフェーズドアレイレーダ(PAR)の1分間の観測データの容量は各々約350 MB、約600 MBとなる。これら複数レーダのネットワーク化を図り各レーダでのデータ全てを転送して一元処理するために必要な圧縮センシングを用いた圧縮手法の開発を行った。まず、離散コサイン変換(DCT)および離散ウェーブレット変換(DWT)を用いた高スパース性を達成する変換手法を検討した。PARのデータに対しては高圧縮率になる程、DWTが適していることを示した。次に、圧縮手法をPARの4例のデータへ適用した。圧縮率30%、40%、50%において平均復元率が約80%、約85%、約90%となり、30%の圧縮でも元のデータを80%の精度で復元できることを示した(学会発表2件)。○1台のBBRに対する従来のHitchfeld-Borden法では降雨状況により降雨減衰補正のための補正係数の値が不安定となる。本研究ではレーダネットワーク状況下におけるレーダ反射因子Zおよびその補正係数の値を最尤推定する新たな手法を提案した。本手法を20km離れたBBR2台の対向区間における降雨減衰補正の1次元シミュレーションに適用した。PARの観測データを元に作成した真値との誤差の平均値は0.5dB程度に収まり、レーダの観測値自体の誤差が数dBあることから、本手法が実用上十分な精度で適用可能なことを示した(学会発表1件)。1.前年度で開発した圧縮手法をフェーズドアレイレーダ(PAR)で観測された6事例のレーダ反射因子の各々のデータに対し、圧縮率(圧縮数/観測数)0.2、0.3、0.4、0.5及び0.6での離散ウェーブレット変換による圧縮及び復元を行った。各圧縮率において全方位の平均復元率は、73.8%、81.9%、86.9%、90.7%及び93.3%となり、圧縮率0.3以上で復元率80%以上を達成でき、平均誤差の換算降雨量から、1mm/hの精度(30dBZ以上の場合)を保証するとするならば、圧縮率0.3が妥当であることを示した。また、レーダ分解能の違いによる影響を検討するため、Ku帯広帯域レーダ(BBR)のレーダ反射因子のデータにも適用し、PARのデータへの適用結果とほぼ同様の結果が得られた。以上の結果をまとめた論文「圧縮センシングを用いた気象用レーダの大容量観測データの圧縮」を電気学会論文誌A部門に投稿した(学会発表2件)。2.2台のPAR(大阪大学吹田キャンパスと神戸市西区にそれぞれ設置)を対象としたレーダネットワーク状況下における降雨減衰補正手法を提案した。本手法はネットワーク領域における反射因子の合成値を各PARから観測点までの距離の2乗による重み付け平均を用いて求める手法である。提案手法で求めた合成値と、神戸市立工業高等専門学校に設置されたディスドロメータから算出された反射因子値とを比較した結果、相関係数は0.778、RMSEは5.48 [dB]となった。反射因子の値が35 dBZ以上のデータについては、降雨減衰による影響が大きく十分な補正が行えなかった結果となり、さらなる改良手法が必要であることが確認できた(学会発表1件)。1.前年度で開発した圧縮手法(方位角方向の1次元データの圧縮・復元)を分解能が異なる気象用レーダ(PARとBBR)で観測された両方のレーダ反射因子の各々のデータに対し、適用した結果をまとめた論文「圧縮センシングを用いた気象用レーダの大容量観測データの圧縮」が電気学会論文誌A部門に掲載された。この論文では圧縮率0.3以上で復元率80%以上を達成でき、平均誤差の換算降雨量から、圧縮率0.3で1mm/hの精度(30dBZ以上の場合)を保証できることを示した。

また、BBRの観測データの空間スケールはPARのそれと比較するとかなり小さいため、空間相関が高く、低周波成分が大部分を占めるので離散コサイン変換を、PARでは逆にBBRのそれと比べて大きく、急峻な変化に対応するため、離散ウェーブレット変換を用いる方が適していることも示した。復元率向上のためのより高精度な再構成手法(方位角方向と仰角方向の2次元データとして扱うことにより、スパース性をより高め、復元に用いる最適化の式を変更)を適用した結果、約5%の精度の向上が図られることを確かめた。2.2台のPAR1とPAR2を対象としたレーダネットワーク状況下における降雨減衰補正改良手法を提案した。本手法はネットワーク領域内のある観測点に対して、各PARのHB解の分散の重みによって各PARで求めたHB解を合成する手法である。提案手法を適用した結果、平均絶対誤差はPAR1、PAR2に比し約1dB改善され、提案手法が有効に機能することを確かめた。また、二重偏波レーダネットワークに適用可能な減衰補正手法の検討も行った。圧縮センシングを用いた気象用レーダの大容量観測データの圧縮手法を開発し、分解能が異なる2種類のレーダ(PAR、BBR)で観測されたレーダ反射因子のデータに適用した結果、圧縮率0.3以上で復元率80%以上を達成でき、圧縮率0.3で1mm/hの精度を保証できることを示した。また、高精度な再構成手法で約6%の精度向上が図られた。2台のPARを対象とした降雨減衰補正手法を提案した。本手法は各PARのHB解の分散の重みにより各PARで求めたHB解を合成する手法であり、平均絶対誤差が各PARに比し約1dB改善され、有効に機能した。圧縮センシングを用いた圧縮手法を2種類の気象レーダ(フェーズドアレイレーダ、Ku帯広帯域レーダ)で観測された大容量のデータ(7事例)に適用し、得られた結果の評価結果から圧縮率30%で平均誤差の換算降雨量から、1mm/hの精度を保証できることを示した。また、レーダネットワーク環境下における2台のフェーズドアレイレーダの観測データに改良した降雨減衰補正手法を適用し、その効果も確かめられた。以上のことから、研究目的が平成26年度の研究計画に沿って、おおむね達成できていると考えている。システム工学1.開発した圧縮手法をより多くの事例に適用して手法の有効性を検討するとともに、復元率向上のためのより高精度な再構成手法を検討する。得られた結果を取りまとめ、国際会議にて発表する。2.降雨減衰補正改良手法は、ネットワーク領域内のある観測点に対して、各PARの距離ごとの減衰量を伝搬経路上で積分したPIA(Path-Integrated Attenuation)を変数として求めたHB解の分散の重みによって各PARで求めたHB解を合成する手法である。2台のPARで観測された反射因子のデータに改良手法を適用し、改良前後の結果の比較検討を行う。得られた結果を学会にて発表する。また、ドップラー速度折り返し手法および2・3次元風速の算出を行い、得られた結果を学会にて発表する。圧縮センシングを用いた圧縮手法をPARで観測された実際の大容量観測データに適用した結果、効果的な圧縮が可能であることを示した。また、レーダネットワーク状況下における降雨減衰補正手法のシミュレーション結果から、その効果も示した。以上のことから、研究目的が平成25年度の研究計画に沿って、おおむね達成できていると考えている。当初予定していた研究発表する国際会議がなかったため、26年度の研究費に未使用額が生じた。
Bi-2212スタック型トンネル接合の高品質化に関する研究

液体窒素温度以上で動作可能な高周波ミクサおよびSQUIDの実現を目指し,高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+δ単結晶を用いたスタック型トンネル接合の高品質化に関して研究を行った.Bi-2212単結晶を合成する際に用いるアルミナ坩堝と初期粉末材料の溶融体が反応し副生成物が生成されてしまう課題に取り組んだ.この副生成物がBiSr2CaAl3O9であることを特定した.また,アルミナ坩堝の純度が高い(99.9%)場合,BiSr2CaAl3O9は殆ど生成されないことがわかった.トンネル接合の作製技術に関する研究に関しては,自己平坦化法により形成した絶縁層(BiOCl)の比誘電率と絶縁抵抗の評価を行った.BiOCl層の比誘電率はεr=2.13.5と低い値を有しており自己平坦化法を用いて作製した素子は,高周波応用上有用であることがわかった.液体窒素温度以上で動作可能な高周波ミクサおよびSQUIDの実現を目指し,高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+δ単結晶を用いたスタック型トンネル接合の高品質化に関して研究を行った.Bi-2212単結晶を合成する際に用いるアルミナ坩堝と初期粉末材料の溶融体が反応し副生成物が生成されてしまう課題に取り組んだ.この副生成物がBiSr2CaAl3O9であることを特定した.また,アルミナ坩堝の純度が高い(99.9%)場合,BiSr2CaAl3O9は殆ど生成されないことがわかった.トンネル接合の作製技術に関する研究に関しては,自己平坦化法により形成した絶縁層(BiOCl)の比誘電率と絶縁抵抗の評価を行った.BiOCl層の比誘電率はεr=2.13.5と低い値を有しており自己平坦化法を用いて作製した素子は,高周波応用上有用であることがわかった.液体窒素温度以上で動作可能な高周波ミクサおよびSQUIDの実現を目指し,高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+δ(Bi-2212)を用いたスタック型トンネル接合の高品質化に関して研究を行った.Bi-2212単結晶の成長技術に関しては,熱処理時に用いる坩堝材料(アルミナ)の結晶中への汚染について化学的な分析を行った.自己フラックス法により成長させた結晶へのアルミの汚染は確認されず,高品質な単結晶が合成できていることがわかった.本研究の成果は,国際会議(ISS2007)および,国内学会(応用物理学会)にて口頭発表を行った.研究実施計画に従い,超伝導体の交流磁化率の温度依存性を測定する転移温度評価システムの構築を行った.本システムを用いてBi-2212単結晶の転移温度を評価した結果,転移は始まる温度TC,ONは92K,完全に転移した温度TC,OFFは83Kであることがわかった.転移温度幅ΔTCを簡便に評価できるシステムの構築を行うことができた.今後さらに研究を進め,TC,OFFを改善するための結晶成長条件を検討し,研究球果を学会にて発表する計画である.トンネル接合の作製技術に関する研究に関しては,Bi-2212単結晶と電極材料であるAu薄膜の界面で発生する接触抵抗の軽減を目的として行った.Au成膜前のBi-2212単結晶表面の処理方法,およびAuの最適な成膜条件を検討することにより,これまでの報告に無い良好な接触抵抗を得ることができた.研究成果は,学術論文(JJAP)として発表した.液体窒素温度以上で動作可能な高周波ミクサおよびSQUIDの実現を目指し,高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>(Bi-2212)を用いたスタック型トンネル接合の高品質化に関して研究を行った.Bi-2212単結晶の成長技術に関しては,熱処理時に用いる坩堝材料(アルミナ)と初期粉末材料(Bi_2O_3, SrCO_3, CaCO_3およびCuO)の溶融体が反応し副生成物が発生してしまう問題に取り組んだ.この副生成物の化学的分析を行い物質名(BiSr_2CaAl_3O_9)と特定した.また,アルミナ坩堝の純度とBiSr_2CaAl_3O_9の生成量の関係について調査し,アルミナ坩堝の純度が高い(99, 9%)場合, BiSr_2CaAl_3O_9は殆ど生成されない知見を得た.アルミナ坩堝に不純物として含まれるケイ素がBi-2212の溶融体とアルミナとの反応の触媒として働き,結果としてBiSr_2CaAl_3O_9が生成されると考えられる.結論として高純度のアルミナ坩堝を使用すれば副生成物の生成を抑えることができることがわかった.これらの知見は,高品質なBi-2212単結晶の合成にとって非常に有用なものである.トンネル接合の作製技術に関する研究に関しては,高周波ミクサへの応用を想定して自己平坦化法により形成した絶縁層(BiOCl)の比誘電率と絶縁抵抗の評価を行った.このBiOCl

層は,膜厚を10nm程度と極薄にする必要があり, THz帯での高周波応用を考慮すると低い比誘電率(εr<10),および高い抵抗率が求められる.測定の結果,比誘電率はεr=2.13.5と低い値を有しており自己平坦化法を用いて作製した素子は,高周波応用に適していることがわかった.
プロリン異性化酵素による脂肪細胞の分化制御機構解明と抗肥満薬開発への応用

我々は、代表的なプロリン異性化酵素Pin1の発現量が高脂肪食負荷で数倍にも上昇することを見出した。Pin1は脂肪細胞の分化に不可欠であると共に、IRS-1に結合することでインスリンによる糖取り込みを亢進させる。また、Crtc2やCREBに結合することでCRE転写活性を抑制し、肝からの糖新生を抑制する。以上から、Pin1は糖・脂質代謝異常や肥満を含むメタボリックシンドロームの成因に重要な役割を果たしていることが強く示唆された。我々はインスリシグナルにおいて中心的役割を果たしているIRS-1の結合蛋白を検索する過程で、代表的なプロリン異性化酵素であるPin1がIRS-1に結合することで、インスリンによるIRS-1のチロシンリン酸化からAkt活性化を顕著に亢進させることを見出した。さらに、Pin1の発現量が、高脂肪食を負荷したマウスの肝臓、筋肉、脂肪組織中で10倍近くも顕著に増加することを見出した。発現増加したPin1は、CREBのco-activatorであるCRTCfamilyにも結合し、CRTCを核内から細胞質へと移動させることで、CRE転写活性低下を導き、肝臓においては糖新生を抑制することを報告した。また、興味深いことに、Pin1を発現抑制あるいはPin1の活性阻害薬を用いると、脂肪細胞の分化が高度に抑制されることから、脂肪分化に必須であることも判明した。同様に、肝臓にPin1を過剰発現させると、肝臓に脂肪蓄積が促進されることから、肝においても脂肪蓄積に重要な働きをしている。さらに、Pin1 KOマウスでは、コリン・メチオニン欠乏食(MCD)による非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の発症も強く抑制される(未発表データ)。現在まで、Pin1の発現量異常や遺伝子変異は、癌やアルツハイマー病、パーキンソン病などの発症に関与することが、Nature等の一流誌に報告されている。一方、これまで、Pin1が代謝調節に関係する報告はなく、我々が世界に先駆けて認識したことである。以上から、Pin1は、糖・脂質代謝シグナルへの調節作用に加え、マクロファージにおけるNF-KB活性化制御機序にも関係していると考えられ、Pin1を治療ターゲットとする新規治療の可能性が示唆された。代表的なプロリン異性化酵素であるPin1がIRS-1に結合することで、インスリンによるIRS-1のチロシンリン酸化からAkt活性化を顕著に亢進させることを見出した。発現増加したPin1は、CREBのco-activatorであるCRTCfami-yにも結合し、GRTCを核内から細胞質へと移動させることで、CRE転写活性低下を導き、肝臓においては糖新生を抑制することを報告した。さらに、PinlKOマウスでは、コリシ・メチオニン欠乏食(MCD)による非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の発症も強く抑制される。我々は、このような臓器特異的な機能を明らかにするために、本年度、臓器特異的なPin KOマウスの作成に成功した。また、Pin1結合タンパクのさらなる同定も進行中であり、治療薬の開発へと繋げたい。
仮想人体を核としたサイバネティック人工心臓システムの開発

本研究は,人工心臓による生体に適応した効果的な治療方法や制御手法の構築を目的に,仮想人体を核としたサイバネテッィク人工心臓システムを構築している.本年度の研究実績は以下の通りである.・仮想人体モデル:物理学的,生理学的知見を基に非線形の状態方程式で表された体循環系生理モデルを,携帯可能な小型計測システムに組み込み,長期の動物実験へ適用した.その結果,計測情報から直接観測困難な生体内部の血圧を維持するための制御機構や,動物実験末期に生じた循環血液量の減少による脳の虚血状況に対する生理挙動を的確に捉えることができた.・人工心臓の制御手法:体循環系生理モデルの周波数特性に着目し,体循環系に最も効率的に血液を送ることのできる体循環系共振周波数の逐次同定法を構築した.動物実験により考察したところ,体循環系共振周波数と心拍数は,相関を持ち変動していることが観測された.つまり,心臓の拍動は体循環系に最も効率的に血液を送ることのできる共振周波数を利用していると考察した.人工心臓の制御においても,体循環系シミュレーションにより,この共振周波数を利用した制御手法が有用であると考察することができた.・メディカルインターフェース:これまで構築してきた知能化遠隔医療システムと仮想人体モデルを組み合わせることで,生体の内部情報や生理的挙動を観測し,その病態の解析や生体の異常検知を行うメディカルインターフェースを構築した.本システムを長期間の動物実験に適用した結果,計測情報から直接観測困難な生理挙動を的確に捉え,異常時にはウェブサイトや電子メールを用いて医師に異常を知らせることができた.本年度は,仮想人体を核とした人工心臓システム構築のため,1.仮想人体,2.人工心臓の制御システム.3.遠隔医療システムの基礎となる研究を行った.1.仮想人体:生理モデルとして,人工心臓制御に関わる体循環系に着目し,物理学的,生理学的知見より体循環系生理モデルを状態方程式として構築した.そして,体循環系生理モデル内の未知生理パラメータを,デルタオペレータを用いたパラメータ同定法により推定した.長期の動物実験や神経系に作用する薬品を用いた人為的な生理実験により,医師による所見と比較することで,同定された生理パラメータが生体内部の生理的挙動や生理動態を反映していることが確認された.2.入工心臓制御システム:人工心臓に上る治療制御手法の開発の為,各種生理情報や人工心臓の駆動情報の計測や人工心臓の回転数制御等を行うことが可能な人工心臓制御システムの構築を行い,模擬循環系にて制御性能を確認した.さらに,仮想人体モデルを計測コンピュータに搭載することで,逐次生理パラメータの推定を行うことが可能となった.現在,逐次推定される生理パラメータを人工心臓の制御へフィードバックし,生理挙動に適応した人工心臓の治療制御手法の開発を行っている.3.遠隔医療システム:遠隔医療システムとして,研究者,患者,医師とをネットワーク技術て結びつけるメディカルインターフェースを構築した.各種計測情報は,計測用コンピュータよりネットワークを通じて医療データベースへ格納される.遠隔医療用ウェブサーバは,必要な情報をネットワーク経由でデータベースより取り出し,ウェブサイト上でグラフや画像情報等へと加工して提示する.本ウェブサイトにブラウザや携帯電話で接続することで,常時,生体や人工心臓の挙動を把握することが可能となった.本研究は,人工心臓による生体に適応した効果的な治療方法や制御手法の構築を目的に,仮想人体を核としたサイバネテッィク人工心臓システムを構築している.本年度の研究実績は以下の通りである.・仮想人体モデル:物理学的,生理学的知見を基に非線形の状態方程式で表された体循環系生理モデルを,携帯可能な小型計測システムに組み込み,長期の動物実験へ適用した.その結果,計測情報から直接観測困難な生体内部の血圧を維持するための制御機構や,動物実験末期に生じた循環血液量の減少による脳の虚血状況に対する生理挙動を的確に捉えることができた.・人工心臓の制御手法:体循環系生理モデルの周波数特性に着目し,体循環系に最も効率的に血液を送ることのできる体循環系共振周波数の逐次同定法を構築した.動物実験により考察したところ,体循環系共振周波数と心拍数は,相関を持ち変動していることが観測された.つまり,心臓の拍動は体循環系に最も効率的に血液を送ることのできる共振周波数を利用していると考察した.人工心臓の制御においても,体循環系シミュレーションにより,この共振周波数を利用した制御手法が有用であると考察することができた.・メディカルインターフェース:これまで構築してきた知能化遠隔医療システムと仮想人体モデルを組み合わせることで,生体の内部情報や生理的挙動を観測し,その病態の解析や生体の異常検知を行うメディカルインターフェースを構築した.本システムを長期間の動物実験に適用した結果,計測情報から直接観測困難な生理挙動を的確に捉え,異常時にはウェブサイトや電子メールを用いて医師に異常を知らせることができた.
枯草菌芽胞入の多孔質セラミックス濾材による閉鎖循環式海産魚種苗生産システムの開発

本年度は、実用的な量産レベルへの導入を意識してシステムを構築し閉鎖循環系によるヒラメ仔稚魚の種苗生産を行うと共に、濾材の硝化能力におよぼす枯草菌芽胞の効果について検討した。構築した閉鎖循環式海産魚種苗生産システムによりヒラメふ化後10日目以後全長5cmまでの種苗生産を行ったが、対照区とした従来の流水式種苗生産方式と生残率や成長・餌料効率などの飼育成績によって比較すると、従来の方式にはまだ劣り、飼育海水の循環様式や、給餌方法などさらに改善する余地があることが示唆された。閉鎖循環系においては、その系の中に魚類から排出されたアンモニアが蓄積しないために亜硝酸・硝酸への硝化がスムーズに行われることが重要である。そこで、ろ材の硝化能力を最大限に発揮するために、環境諸条件を変化させて比較検討し、閉鎖循環系海産魚種苗生産システムにおけるろ材の最適な使用条件を検索した。ろ材の熟成期間比較試験によって、枯草菌芽胞を封入したカキ殻ろ材ついで同セラミックスろ材が最短の熟成期間でろ材の硝化能力が発揮されることが明らかになった。ついで、枯草菌芽胞懸濁液を添加した場合、すべてのろ材で熟成期間の短縮効果が認められた。さらに、循環量・ろ材の量・水温・PH・有機物の添加などの条件を変化させ各種ろ材の硝化能力を比較したところ、循環量およびろ材量の増加・水温の上昇でろ材の硝化能力の増加、PHの低下および有機物の添加でろ材の硝化能力は減少することが明らかになった。硝化能力は、当初想定していた枯草菌芽胞が封入された多孔質セラミックスよりも枯草菌芽胞を添加したカキ殻が優れていたが、むしろ硝化細菌数はカキ殻ろ材において少なかった。この原因として、走査型電子顕微鏡による表面構造の観察を行ったところ、カキ殻には極めて微細で複雑な凹凸が観察された。このような構造が、硝化細菌の活性を増強しているのではないかと考えられた。この他、閉鎖循環式海産魚種苗生産システム飼育海水中の細菌相および水質の変化、窒素収支についても検討を加えた。本年度は、濾材とそれに組み合わせる枯草菌株を複数用い、ふ化後10日目から65日目までの流水飼育区との比較試験を行った。循環区では29112回転/日となるように水中ポンプで循環させ、流水区では0.520回転の流量で流水飼育した。試験は生残や成長などめ飼育結果や飼育水の水質および細菌相を比較した。各試験区には日齢10日目の仔魚約1,000尾を収容して試験を開始し、途中日齢41日目に全尾数を取り上げ、各区とも400尾に飼育尾数を調整し、さらに試験を続けた。各試験区とも3日おきに海水を、6目おきに仔稚魚を定期的にサンプリングした。海水は水質分析と水中の細菌の分離を行い、仔稚魚は全長測定を行った。全体的に、流水区が生残および成長においてやや優れたが、これは初期の飼育密度をどのくらいに設定するかということにも関係しており、実際の種苗量産ベースにおいても飼育密度はやや低い。もう少し飼育密度を下げれば、飼育成績では流水区と遜色なくなると考えられる。現在水質について、3態窒素およびリン酸態リンを定量しているところである。定量結果を見た上で、システムの改良や飼育密度の設定を行いたい。今回新しく導入した枯草菌株は、既に使用していたものより有機物分解能力に優れているようで飼育水の透明性に優れていたが、飼育実験後半には溶存酸素の低下が著しくなり、稚魚の摂餌も低下した。純酸素による曝気などの対策が不可欠と考えられた。本年度は、昨年度循環区では最も飼育成績が優れた濾材(バチルス菌付きカキ殻濾材)を使用し、水槽への注水量を29112回転/日の試験区と20回転/日の試験区と流水区とで飼育試験を行い、生残率、成長、飼育水中の水質変化、飼育水中の細菌相変化等の比較を行った。しかし、西日本全域に流行したヒラメの表皮造生症(ウイルス病)が発生したため、飼育実験における生残率は6.07.3%と極端に低く、ヒラメ仔稚魚の飼育ではみるべきものがなかった。しかし、循環区や流水区での水質の変化と出現した細菌種の変遷については解析のための基礎的な技術の確立ができた。また現在、検討を行っている。現在、容量10リッターの小型実験系を作り、濾過海水にアンモニア塩を添加して濾材の種類および枯草菌添加の有無、水温条件が、アンモニアの硝化に及ぼす影響についての比較試験を行っている。これらの結果をふまえて、最終年度の仔稚魚飼育システムの改良や飼育密度の設定を行う予定である。昨年度から新しく導入した枯草菌株は、既使用のものより有機物分解能力に優れており飼育水の透明性も高かった本年度後半に実施した比較試験でも、アンモニアの消化能力にも優れていることが判った。しかし、配合飼料を多用する飼育実験後半には溶存酸素の低下が著しく、稚魚の摂餌も低下した。純酸素による曝気などの対策が不可欠と考えられたのでその面でのシステムの改良も行う予定である。

構築した閉鎖循環式海産魚種苗生産システムによりヒラメふ化後10日目以後全長5cmまでの種苗生産を行ったが、対照区とした従来の流水式種苗生産方式と生残率や成長・餌料効率などの飼育成績によって比較すると、従来の方式にはまだ劣り、飼育海水の循環様式や、給餌方法などさらに改善する余地があることが示唆された。閉鎖循環系においては、その系の中に魚類から排出されたアンモニアが蓄積しないために亜硝酸・硝酸への硝化がスムーズに行われることが重要である。そこで、ろ材の硝化能力を最大限に発揮するために、環境諸条件を変化させて比較検討し、閉鎖循環系海産魚種苗生産システムにおけるろ材の最適な使用条件を検索した。ろ材の熟成期間比較試験によって、枯草菌芽胞を封入したカキ殻ろ材ついで同セラミックスろ材が最短の熟成期間でろ材の硝化能力が発揮されることが明らかになった。ついで、枯草菌芽胞懸濁液を添加した場合、すべてのろ材で熟成期間の短縮効果が認められた。さらに、循環量・ろ材の量・水温・PH・有機物の添加などの条件を変化させ各種ろ材の硝化能力を比較したところ、循環量およびろ材量の増加・水温の上昇でろ材の硝化能力の増加、PHの低下および有機物の添加でろ材の硝化能力は減少することが明らかになった。硝化能力は、当初想定していた枯草菌芽胞が封入された多孔質セラミックスよりも枯草菌芽胞を添加したカキ殻が優れていたが、むしろ硝化細菌数はカキ殻ろ材において少なかった。この原因として、走査型電子顕微鏡による表面構造の観察を行ったところ、カキ殻には極めて微細で複雑な凹凸が観察された。このような構造が、硝化細菌の活性を増強しているのではないかと考えられた。この他、閉鎖循環式海産魚種苗生産システム飼育海水中の細菌相および水質の変化、窒素収支についても検討を加えた。
図面理解システムにおけるシンボル認識戦略の動的生成

工業応用を目的とした図面認識システムはこれまでに数多く開発されている.しかし,人間の視覚から得られた情報に対する認識・解釈・理解の能力は非常に高く,機械で同等の能力を持つものはいまだ現われていない.これは,人間の認識アルゴリズムの動的で柔軟な制御機構によるものと思われる.そこで,より人間の能力に近い認識システムを目指し,認識戦略やパラメータを対象に応じ動的に変更する認識手法を提案した.人間のもつ優れたパターン認識能力を支える注意制御機構に注目し,その機構を模倣したパターン認識処理について検討した.パターン認識処理を高次と低次の2段の階層構造で構成する.低次のパターン認識処理により図面中のシンボルの種類や位置の情報を持った注意仮説を生成する.高次のパターン認識部では,処理を高精度かつ効率的に行うために,注意仮説とモデル記述から認識戦略を動的に生成し,その認識戦略に基づき認識処理を実行する.このとき,注意仮説の競合状況や注意仮説自身の信頼度が認識戦略決定に利用される.シンボルの切り出しに関しては,部分形状の切り出しに有効な弾性モデルを用いた手法を考案した.この手法により,自由形状の柔軟な切り出しが可能となった.様々な画質の電気回路図面を用いて実験を行った結果,この手法の有効性を確認することができた.工業応用を目的とした図面認識システムはこれまでに数多く開発されている.しかし,人間の視覚から得られた情報に対する認識・解釈・理解の能力は非常に高く,機械で同等の能力を持つものはいまだ現われていない.これは,人間の認識アルゴリズムの動的で柔軟な制御機構によるものと思われる.そこで,より人間の能力に近い認識システムを目指し,認識戦略やパラメータを対象に応じ動的に変更する認識手法を提案した.人間のもつ優れたパターン認識能力を支える注意制御機構に注目し,その機構を模倣したパターン認識処理について検討した.パターン認識処理を高次と低次の2段の階層構造で構成する.低次のパターン認識処理により図面中のシンボルの種類や位置の情報を持った注意仮説を生成する.高次のパターン認識部では,処理を高精度かつ効率的に行うために,注意仮説とモデル記述から認識戦略を動的に生成し,その認識戦略に基づき認識処理を実行する.このとき,注意仮説の競合状況や注意仮説自身の信頼度が認識戦略決定に利用される.シンボルの切り出しに関しては,部分形状の切り出しに有効な弾性モデルを用いた手法を考案した.この手法により,自由形状の柔軟な切り出しが可能となった.様々な画質の電気回路図面を用いて実験を行った結果,この手法の有効性を確認することができた.
小分子RNAによる癌化機構に関する解析

核内小分子U5 RNA(U5)のcDNAfragmentを3個に分解し化学合成を行ない、それぞれをpGEM3 vectorに挿入後、in vitro transcriptionを行なった。各々のtranscript 3Y1細胞にtransfectし、染色体異常誘発能を検討した。U5の二次構造におけるfirst stemの3'側後半部分にその活性を認めた。誘発された染色体異常はchromatid typeのgap、break及びexchangeであった。^3Hラベルした当部分RNAのtransfectionにより、誘発されたgap領域に一致して銀粒子が認められた。DNAreplicationを通して、宿主DNAと当部分RNAの結合が示唆された。【考察】以上の成績より、U5の部分RNAは細胞内で宿主DNAとbandし、selfーcleavageによりDNA elongationを遅延ないし阻止するものと考えられる。