hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症肝障害・多臓器不全におけるマクロファージ機能:遺伝子工学的アプローチ

これらの成績から重症肝障害時では多量のEtを処理するため全身のMφが動員され、これが細胞障害性サイトカインの過剰産生、ひいては多臓器不全の発現につながることが示唆される。平成8年度には各種肝障害モデルにおけるマクロファージ(Mφ)機能をin vivo実験、in vitro実験で検討した。すなわち、慢性エタノール投与ラット、ガラクトサミン(GalN)投与急性肝不全ラット、チオアセタマイド投与肝硬変ラットにおけるエンドトキシン(Et)の体内動態と血中TNF活性の推移を検討し、さらにこれら肝障害ラットから採取したKupffer細胞、脾MφについてEtの貪食能とTNF産生能を測定した。慢性エタノール投与ラットではEtクリアランスはむしろ増加し、Kupffer細胞のEt貪食能も亢進していたが、これにさらに大量のエタノールを過重負荷するとEtクリアランスは低下し、脾MφにおけるEt処理の結果TNFの著増とGPTの上昇を認めた。GalN急性肝不全ラットでは肝へのEt集積がプラトーに達すると脾へのEt集積が増加し、それに伴い、TNF、GPTの著増がみられた。この際、Kupffer細胞のTNF産生能は一過性に増加したのみでTNF産生能は低下傾向を示したが、脾MφのEt処理能、TNF産生能は持続的に増強した。また、肝硬変ラットでは、肝でのEt処理能、Etクリアランスが低下しており、脾、腎へのEt集積の増加と血中TNFの上昇を認めた。その後、肺Mφ、腹腔Mφ、静脈血単核球の採取に成功したので、現在、新たな各種肝障害実験系でKupffer細胞、脾Mφとの対比のもとに、体内各MφのTNF産生能をmRNAレベルで検討している。平成9年度にはガラクトサミン(GalN)投与急性肝不全ラット、チオアセタマイド投与肝硬変ラットにおいて、末梢血単核球、Kupffer細胞、脾マクロファージ、肺マクロファージのTNF産生能をサイトカイン放出能とmRNAレベルにおいて検討した。上記4種類のマクロファージ系細胞をラットから採取して、同数、同条件で培養すること、さらにmRNAを同量採取することが予想以上に困難であったため予備実験に多大の労力を要した。年度末にようやく実験条件が安定したためサイトカイン放出能の基礎値を比較したところ、肝障害モデルラットではKupffer細胞のTNF産生能が低下する一方で、脾マクロファージ、肺マクロファージのTNF産生能が亢進していることを見いだした。これは従来より検討してきたエンドトキシンの体内動態の成績に呼応するものであり、重症肝障害時にはKupffer細胞機能低下に伴い、他臓器のマクロファージ機能が代償的に亢進しており、エンドトキシン血症に際し、脾マクロファージ、肺マクロファージが過剰にTNFを産生し、多臓器不全を導く可能性が示唆された。現在、エンドトキシン刺激時のマクロファージのTNF産生能、mRNAレベルでの解析を進めており、一定の成績が得られた時点で、他のサイトカイン(IL-1β、IL-6、IL-8)産生、エンドトキシン投与多臓器不全モデルでの検討に移りたい。
ラインセグメント標識を用いた粒子群のリサスペンション現象の三次元画像計測

浮遊粒子および流体の標識に異なる蛍光波長を持つ染料を使用し,3台のCCDカメラで光学的に分離撮影することによって,粒子の三次元運動と断面内速度の同時計測を行った.本年度は,堆積した微粒子群のせん断流によるリサスペンション現象を中心に実験を行った.粒子には,平均粒径108μmのPMMA微粒子を用いた.流体には,屈折率を合わせるため,グリセリンと水の混合液にヨウ化カリウムを添加したものを用いて,浮遊粒子が可視化の障害とならないようにした.一部のPMMA粒子の表面を,紫外線で励起され青色蛍光を発する染料でコーティングし,マーキングされた代表粒子の運動を,2台のCCDカメラを用いて三次元PTV計測した.なお,粒子径が小さく回転運動を捉えることが困難なため,並進運動のみを計測した.一方,ローダミンBで染色した粒径5μmのナイロンビーズをトレーサとして流体に混入し,Nd:YAGレーザのシート光で励起した.トレーサ粒子の蛍光画像をもう1台のCCDカメラで撮影し,PIVによって断面内の速度ベクトルを算出した.ベルトを一定速度で走行させることにより,可動壁とそれに平行な固定壁との間にせん断流を発生させる水槽を製作した.固定壁面上に堆積していた粒子の一部が流体中に拡散し,定常状態になったのを確認して測定を行った.平均速度分布については,粒子の運動速度と流体速度の一致が見られた.このとき,速度分布はクェット流とは異なり直線的でなくなるが,粒子濃度分布から粘度を推定して計算した流速分布と定性的に一致した.一方,粒子の速度変動については,測定領域に対して変動成分が小さいことから,十分に捉えることができなかった.今後は,固定壁近傍を拡大撮影することによって,粒子間相互作用による粒子の速度変動を計測し,乱れ強さ分布などを調べる予定である.せん断流中における粒子のリサスペンション現象を、粒子群の三次元的な位置の検出と周囲の流れ場の同時測定によって明らかにすることを目的として、本年度は3台のカメラを使った同時計測システムの開発を行った。従来のビデオテープに録画する方式では、撮影時間は長くとれるものの、複数のカメラからの同時刻の画像を取り出すのに膨大な手間と時間を要する。したがって、本研究のような目的では、パソコンに複数のカメラからの同時刻の映像を直接取り込めるようなシステムが必要になってくる。そこで、奇数フィールドと偶数フィールドの露光時刻が同じで、かつ各フィールドの映像を2つの出力端子から同時に得られる2線式のプログレッシブスキャンカメラ3台を使用した。さらに、2線式に対応したフレームグラバ3枚を用意し、フレームグラバ間の同期をとりつつフレームグラバからカメラに同期信号を送るという新しい方法を採用することによって、3台のカメラからの同時刻の映像を直接パソコンのメモリに取り込むことに成功した。メモリ128Mbのパソコンの場合、連続して取り込めるフレーム数は約50枚であったが、メモリを増設すればさらに多くの画像を取り込むことも可能である。今年度は、静止流体中を浮上する複数の球群の運動と周囲の流れの計測に本システムを適用したが、運動が緩慢なため毎秒5コマ程度で取り込むのが最適であった。その結果、約10秒間の連続画像を得ることができ、現象の解析には十分な録画時間であった。2台のカメラの映像からステレオの原理によって球群の三次元的な位置を求め、もう一台のカメラで断面内の2次元的な速度場をPIVによって算出した。測定で得られた球の中心座標から求まるStokes解の重ね合わせと、PIVによって得られた実際の流れ場の差から攪乱速度場を算出し、これが有限個の粒子に対して粒子間の相互作用を表す指標になることを提案した。浮遊粒子および流体の標識に異なる蛍光波長を持つ染料を使用し,3台のCCDカメラで光学的に分離撮影することによって,粒子の三次元運動と断面内速度の同時計測を行った.本年度は,堆積した微粒子群のせん断流によるリサスペンション現象を中心に実験を行った.粒子には,平均粒径108μmのPMMA微粒子を用いた.流体には,屈折率を合わせるため,グリセリンと水の混合液にヨウ化カリウムを添加したものを用いて,浮遊粒子が可視化の障害とならないようにした.一部のPMMA粒子の表面を,紫外線で励起され青色蛍光を発する染料でコーティングし,マーキングされた代表粒子の運動を,2台のCCDカメラを用いて三次元PTV計測した.なお,粒子径が小さく回転運動を捉えることが困難なため,並進運動のみを計測した.一方,ローダミンBで染色した粒径5μmのナイロンビーズをトレーサとして流体に混入し,Nd:YAGレーザのシート光で励起した.トレーサ粒子の蛍光画像をもう1台のCCDカメラで撮影し,PIVによって断面内の速度ベクトルを算出した.ベルトを一定速度で走行させることにより,可動壁とそれに平行な固定壁との間にせん断流を発生させる水槽を製作した.固定壁面上に堆積していた粒子の一部が流体中に拡散し,定常状態になったのを確認して測定を行った.平均速度分布については,粒子の運動速度と流体速度の一致が見られた.このとき,速度分布はクェット流とは異なり直線的でなくなるが,粒子濃度分布から粘度を推定して計算した流速分布と定性的に一致した.一方,粒子の速度変動については,測定領域に対して変動成分が小さいことから,十分に捉えることができなかった.今後は,固定壁近傍を拡大撮影することによって,粒子間相互作用による粒子の速度変動を計測し,乱れ強さ分布などを調べる予定である.
膝十字靭帯再建術における骨孔内の骨-移植腱間の固着様式の解明と加速化に関する研究

[目的]前十字靭帯再建術のさらなる成績向上のためには、骨-移植腱間の固着の改善/加速化が急務である。しかしながら、これまで、この部位での生物学的固着の様式すら十分理解されていなかった。そこで我々は、動物モデルを用いて免疫組織学的にこれを明らかにすることを目的とした。[方法]成熟日本白色家兎25羽を用い.遊離半腱様筋腱を脛骨・大腿骨側に作製した骨孔に移植した.術後1,2,4,8週に各5羽ずつ屠殺し,脛骨側の免疫組織学的評価を行った.[結果]術後1週:骨-移植腱間に血管成分に富んだ肉芽様組織が形成され,一致してCD31,RAM-11,VEGF, b-FGF, collagen type 3の発現を認めた,術後2週:CD31,RAM-11は介在組織の減少とともに消退し,介在組織中に軟骨様細胞が認められるようになった.b-FGF, collagen type 3は腱辺縁まで,VEGFは腱中心にまで発現を認めた.術後4週:collagen type 3からなるSharpy線維様の線維が観察され,骨-移植腱の境界は不明瞭となった.軟骨様細胞は次第に減少し骨梁が形成された。VEGFの発現は消退したが,b-FGFは腱中心まで発現が認められるようになった.術後8週-骨梁に連続性が認められるようになり,b-FGFのみ腱中心までの発現を認めた.[考察]骨-移植腱の介在組織中でのCD31,RAM-11,VEGF, collagen type 3の発現・消退のパターンは,この部位に特異的なものではなく,通常の創傷治癒過程で見られる血管線維性肉芽組織のそれと同様と思われた.その後、この血管線維性肉芽組織を足場にして、内軟骨性骨化が骨孔壁より進行するが移植腱を侵食する事なく収束する。最終的に、type3 collagenの一部が、腱と骨化層との間を橋渡しするanchoring fiberとして残存し、骨-移植腱の固着は終了するようである。本研究結果は、第19回日本整形外科学会基礎学術集会および第5回日米欧加整形外科基礎学術集会にて発表を終えて、現在、英文雑誌へ投稿中である。膝前十字靭帯再建術では脛骨/大腿骨に骨孔を穿ち遊離腱を移植するため、骨孔内での骨-移植腱の固着様式の解明と加速化が急務である。しかし、従来の脱灰標本による組織変化の観察では、発現している種々の蛋白や遺伝子を観察する事は困難であるため、healing processさえ未だに明らかにされていない。近年、硬組織を脱灰させずに凍結薄切を可能とする粘着フィルム法(Histochemistry & Cell Biology.113:331-339,2000)が開発され、本術式における骨-移植腱間の固着様式を免疫化学的に解析できる可能性が出てきた。そこで、本研究では、まず、凍結粘着フィルム法を用いて、これまで不可能であった骨孔内の骨-移植腱間の固着様式を免疫組織学的に明らかにする事を目的とした。日本白色家兎(10羽)に対して、麻酔下に前十字靭帯再建術を行い、術後1および2週で安楽死させた。まず、粘着フィルム法による凍結薄切標本を作成し、H.E染色による従来の脱灰法との検証実験を行った。術後1週の超早期での粘着フィルム法による凍結切片は、interface tissueがまだ未成熟なため、5例中3例に染色手技中に標本の破たんが生じた。術後2週の時点では、両手法いずれにおいても、移植腱と骨孔内壁の間がhypercellularなgranulation tissueで埋められ、少量のosteoblastの出現も確認された。このため、現在、術後2週以上の組織を用いて、骨孔内の骨-移植腱間interfaceにおける各種発言蛋白(BMP,TGF-γ,VEGF,FGFなど)の免疫組織学的検索を行っている。また、術後2週以内の超早期の変化も臨床上極めて重要であるため、組織作成手技を改良している。成熟日本白色家兎25羽を用い.遊離半腱様筋腱を脛骨・大腿骨側に作製した骨子し移植した.術後1,2,4,8週に各5羽ずつ屠殺し,脛骨側の免疫組織学的評価を行った.・2週:CD31,RAM-11は介在組織の減少とともに消退し,介在組織中に軟骨様細胞が認められるようになった.b-FGF, collagen type 3は腱辺縁まで,VEGFは腱中心にまで発現を認めた.・4週:Sharpy線維様の繊維が観察され,骨-移植腱の境界は不明瞭となった.VEGFの発現は消退したが,b-FGFは腱中心まで発現が認められるようになった.・8週-骨梁に連続性が認められるようになり,b-FGFのみ腱中心までの発現を認めた.骨-移植腱の介在組織中でのCD31,RAM-11,VEGF, collagen type 3の発現・消退のパターンは,この部位に特異的なものではなく,通常の創傷治癒過程で見られる血管線維性肉芽組組織のそれと同様と思われた.その中でb-FGFが初期よりその発現を減退させることなく徐々に腱内部まで浸潤していたことは,その後の骨-移植腱間の固着が完成されていく過程で重要な知見と思われた.以上、第19回日本整形外科学会基礎学術集会に抄録投稿中[目的]

前十字靭帯再建術のさらなる成績向上のためには、骨-移植腱間の固着の改善/加速化が急務である。しかしながら、これまで、この部位での生物学的固着の様式すら十分理解されていなかった。そこで我々は、動物モデルを用いて免疫組織学的にこれを明らかにすることを目的とした。[方法]成熟日本白色家兎25羽を用い.遊離半腱様筋腱を脛骨・大腿骨側に作製した骨孔に移植した.術後1,2,4,8週に各5羽ずつ屠殺し,脛骨側の免疫組織学的評価を行った.[結果]術後1週:骨-移植腱間に血管成分に富んだ肉芽様組織が形成され,一致してCD31,RAM-11,VEGF, b-FGF, collagen type 3の発現を認めた,術後2週:CD31,RAM-11は介在組織の減少とともに消退し,介在組織中に軟骨様細胞が認められるようになった.b-FGF, collagen type 3は腱辺縁まで,VEGFは腱中心にまで発現を認めた.術後4週:collagen type 3からなるSharpy線維様の線維が観察され,骨-移植腱の境界は不明瞭となった.軟骨様細胞は次第に減少し骨梁が形成された。VEGFの発現は消退したが,b-FGFは腱中心まで発現が認められるようになった.術後8週-骨梁に連続性が認められるようになり,b-FGFのみ腱中心までの発現を認めた.[考察]骨-移植腱の介在組織中でのCD31,RAM-11,VEGF, collagen type 3の発現・消退のパターンは,この部位に特異的なものではなく,通常の創傷治癒過程で見られる血管線維性肉芽組織のそれと同様と思われた.その後、この血管線維性肉芽組織を足場にして、内軟骨性骨化が骨孔壁より進行するが移植腱を侵食する事なく収束する。最終的に、type3 collagenの一部が、腱と骨化層との間を橋渡しするanchoring fiberとして残存し、骨-移植腱の固着は終了するようである。本研究結果は、第19回日本整形外科学会基礎学術集会および第5回日米欧加整形外科基礎学術集会にて発表を終えて、現在、英文雑誌へ投稿中である。
骨形成タンパク(BMP)による異所性骨誘導と骨髄誘導に関する実験的検討

Recombinant human BMP-2を用い、ラットの下腿筋肉内での骨誘導をモデルとしている。この実験系では一貫して、骨梁のみならず、骨髄、血管が誘導されることが確認され、下記の内容でこれらの多様な条件での様態が示された。1)rhBMP-2による骨誘導過程においてもBMPの出現を確認した(2000-2002)。誘導骨量の内側で骨芽細胞が見られるが、その領域でBMPの発現を確認した。2)霊長類である日本猿でもrhBMP-2による骨誘導が生じることを示した(2002)。前臨床の実験として、霊長類にても齧歯類同様に骨誘導が生じるかの実験を行った。高用量を必要としたが、Scaffoldや促進剤の併用で臨床応用は可能と考えている。中型サルでのrhBMP-2による骨誘導を示したのは世界初である。3)筋弁内のrhBMP-2による骨誘導で、血管の増生と軸性を確認した(2000-2002)。筋弁内の血行の低い条件でも骨誘導を生じた。また、骨髄や血管も同様にみられ、軸性の骨を有す筋弁が作成できることを示した。これにより有茎、遊離の皮弁筋弁で骨を有する状態で利用可能である。4)rhBMP-2とbFGFの添加により骨誘導の促進を示した(2002)。促進効果を期待した結果が得られ、臨床使用も期待できる。5)FK506によりrhBMP-2は、骨誘導に影響を及ぼすことを示した(2002)。以上、骨形成タンパクが骨再建あるいはtissue engineeringで有用なサイトカインであることが示された。骨形成タンパク(BMP)は、異所性に骨を誘導し形成する。この過程で、血管、骨髄も形成されるが、この様態は依然明らかではない。本年度は、下記の検討を行った。ラットの下腿筋肉内にrecombinant human BMP-2と担体のcollagenを埋入し、経時的に、骨形成と血管を含む骨髄形成を観察した。埋入3,5,7,14,18,21日後の埋入組織周囲を一塊に切り出し、組織学的(HE、免疫組織学染色(BMP抗体、VEGF抗体))および生化学的(ALP,TP,Ca)検査を行った。埋入3日で、すでに骨増生の内側の骨湾入部に相当して血管誘導が始まり、埋入5日、7日で有意に血管増生が認められ、骨髄が認められるようになる結果が得られた。この間、埋入7日で軟骨が主で、その後、骨に転換され、軟骨は見られなくなった。以上より、BMPにより誘導された骨組織は、血管、骨髄を有する維持される骨組織として一つの器官を構築しており、吸収機転も生じにくく臨床的に骨格や造血組織の再建に応用されることが大いに期待される。in vivo実験:前年度からのrhBMP-2を各種用量で骨誘導の検討行った。ラット筋肉内で、1μgでも有意に骨誘導を行うことが確認できる。一方、5μgの用量で誘導骨量の差が出やすいことが明らかとなった。以上より、薬剤や種々の条件による誘導骨への影響を検討するには、5μg用量を設定する方向とした。rhBMP-2のラット筋肉内投与、骨欠損部投与により、骨誘導、骨新生を生じ、これらを生化学的、放射線的、組織学的に検討した。また、筋弁内における検討も行った。骨梁の用量依存性と骨髄形成を認めた。骨髄内には、新生血管を認め、造影にても血管内に造影剤が含まれることを確認した。

1)低血流条件での骨誘導(2001):大腿動脈結紮後、下腿筋肉内で骨誘導を検討した。血流量に依存性に誘導骨が得られることが明らかとなった。2)骨誘導過程でのBMP-2発現(2001):rhBMP-2による骨の誘導過程でもBMP-2が生じるが、埋入後21日ではかなり低値となっていることが明らかとなった。3)サルでの検討(in press):世界レベルで中型のサルで初めて純粋なBMP-2による骨誘導を示した。用量的に多量を必要とするため、Scaffoldを必要とすることを提言した。4)血管造影所見(in press):骨誘導に伴う骨の周囲の血管増生が認められ、骨髄内にも血管が増生した。これらを軟レ線と組織像で認められた。以上を英文論文発表した。Recombinant human BMP-2を用い、ラットの下腿筋肉内での骨誘導をモデルとしている。この実験系では一貫して、骨梁のみならず、骨髄、血管が誘導されることが確認され、下記の内容でこれらの多様な条件での様態が示された。1)rhBMP-2による骨誘導過程においてもBMPの出現を確認した(2002)。誘導骨量の内側で骨芽細胞が見られるが、その領域でBMPの発現を確認した。2)霊長類である日本猿でもrhBMP-2による骨誘導が生じることを示した(2002)。前臨床の実験として、霊長類にても謁歯類同様に骨誘導が生じるかの実験を行った。高用量を必要としたが、Scaffordや促進剤の併用で臨床応用は可能と考えている。中型サルでのrhBMP-2による骨誘導を示したのは世界初である。3)筋弁内のrhBMP-2による骨誘導で、血管の増生と軸性を確認した(2002)。筋弁内の血行の低い条件でも骨誘導を生じた。また、骨髄や血管も同様にみられ、軸性の骨を有す筋弁が作成できることを示した。これにより有茎、遊離の皮弁筋弁で骨を有する状態で利用可能である。4)rhBMP-2とbFGFの添加により骨誘導の促進を示した(2002)。促進効果を期待した結果が得られ、臨床使用も期待できる。5)FK506によりrhBMP-2は、骨誘導に影響を及ぼすことを示した(2002)。以上、骨形成タンパクが骨再建あるいはtissue engineeringで有用なサイトカインであることが示された。
微表情計測に基づく心理的不安定状態推定システムの構築

本研究では,顔の3次元形状データに基づき,微表情と呼ばれる現象を認識するための手法を研究・開発した.本研究では,顔形状を高精度に計測したデータを用いて,人間の内部状態と連動した,微表情を発見するための手法として,機械学習による顔の運動特徴の学習および認識手法を構築した.その結果,本研究で被験者に与えた課題に関して,高精度に顔の運動を記録したデータを用いることで,人間の内部状態と連動した特徴の現れる部位を定め,約75%の精度で,これを推定することができた.一方で,顔形状の計測における平均誤差が数mm,またフレームレートを20fpsに低下させた状態では,微表情の認識が困難であるという結果を得た.本研究では,顔の3次元形状データに基づき,微表情と呼ばれる現象を認識するための手法を研究・開発した.本研究では,顔形状を高精度に計測したデータを用いて,人間の内部状態と連動した,微表情を発見するための手法として,機械学習による顔の運動特徴の学習および認識手法を構築した.その結果,本研究で被験者に与えた課題に関して,高精度に顔の運動を記録したデータを用いることで,人間の内部状態と連動した特徴の現れる部位を定め,約75%の精度で,これを推定することができた.一方で,顔形状の計測における平均誤差が数mm,またフレームレートを20fpsに低下させた状態では,微表情の認識が困難であるという結果を得た.本研究は次の3項目の目的から構成されている。(1)顔の動きを高精度に追跡するための手法-微表情の検出を目的とした場合、数mmオーダーの形状変化を捉える必要があるので、本追跡手法は1mm以下の精度で変形を追跡できる手法の確立を目指す。(2)一般表情と微表情の分離手法ー(1)の手法により取得した顔の動きから一般表情と微表情の分離を行う手法を構築する。(3)微表情の発現と心理状態の相関関係を分析ー微表情に相当する動きの発現位置・強度を数値化し、90%以上の精度で心理的不安定状態を推定するシステムの実装を目指す。25年度の計画では、このうち(1)および(2)を実施するとともに、(3)を実現するための予備実験として、個人の表情を撮影したデータベースを構築することを計画していた。(1)については、ハイスピードカメラを用いた撮影およびKinectを用いた撮影データから、3次元形状特徴の1つであるFast Point Feature Histogramsを算出するシステムを構築し、顔の時系列データから特徴を抽出することが可能となった。このシステムを用いて、被微表情の発言が期待される単語の読み上げ実験を実施し、420単語分の発話時の表情変化データを収集し、単語の既知/未知性に関するラベル付けを行った。これらデータに基づき、研究目的(2)を達成するための、機械学習の1手法であるLocal Deep Kernel Learningによる識別システムを構築した。本識別システムにより、微表情の発生を70%以上の精度で識別することに成功し、成果を国内研究会での発表および国際会議への投稿を行った。本研究では,高精度な形状計測手法を用いて計測した顔の形状データに基づき,顔の一部に短時間かつ微差な動きとして表れるとされている,微表情と呼ばれる現象を認識するための手法を研究・開発した.微表情は,動揺等の人間の内部状態の変化に応じて,表情の僅かな差異として出現するという報告があり,これを認識することができれば,機械による人間理解に有用な情報として活用できる.本研究では,この微表情の表れる部位を実験的に特定し,簡易的な,顔形状情報を用いた人間の内部状態の推定試験を行い,その結果を検証した.具体的には,顔形状を高精度かつ高密度に計測した結果を用いて,人間の内部状態と連動した,微小かつ特定の部位に生じる運動を発見するための手法として,機械学習による顔の運動特徴の学習および認識手法を構築した.その結果,本研究で被験者に与えた課題に関して,高精度に顔の運動を記録したデータを用いることで,人間の内部状態と連動した特徴の現れる部位を定め,約75%の精度で,これを推定することができた.一方で,顔形状の計測における平均誤差が数mm,またフレームレートを20fpsに低下させた状態では,微表情の認識が困難であるという結果を得た.この結果から,微表情の実用的な認識には,顔形状の計測誤差1mm以下,100fps以上の高フレームレートが必要であるという結果を得た.コンピュータビジョン「(1)顔の動きを高精度に追跡するための手法」については、表情変化を撮影、および撮影結果から3次元形状特徴を抽出するためのシステムを構築し、被験者実験を実施できる段階に到達できた。「(2)一般表情と微表情の分離手法」については、構築した発話時の表情データベースを用いた特徴抽出を実施し、70%以上の精度で微表情と考えられる変化を捉えることに成功している。また、微表情の表れやすい部位についても特定し、研究報告を行うことができた。26年度に行う予定である、「(3)微表情に相当する動きの発現位置・強度を数値化し、90%以上の精度で心理的不安定状態を推定するシステムの実装」については、25年度の成果を基に、精度向上のための顔の特徴抽出手法の改善、および、表情データベースの拡充を行うことで、実現可能だと考えている。以上のことから、表情変化を計測し、特徴を抽出し、学習により微表情を識別するための一連の手法は構築済みであり、今後は微表情認識の精度向上を目指す段階にあることから、研究はおおむね順調に進展していると考える。

26年度の研究計画である、「一般表情と微表情の分離」および「微表情と心理状態の関係解明」を実現するために、今後は微表情認識の精度向上を目指すための、被験者実験の拡充および、顔の運動特徴抽出手法の改善を行う。「一般表情と微表情の分離」では、25年度に構築した微表情の学習手法であるLocal Deep Kernel Learningに基づく手法を発展させ、隠れマルコフモデルに基づく状態遷移を考慮に入れた微表情の認識システムを構築する。これにより、微表情の認識率向上が期待できる。「微表情と心理状態の関係解明」を実現するための具体的な方法としては、嘘や動揺を含む表情動作を25年度に構築した表情変化の撮影システムを用いて撮影し、25年度よりも複雑な心理的変化が生じた際の、微表情を認識するための運動特徴抽出手法を構築する。
耐震素材としての高強度繊維補強コンクリートの混合モード破壊特性に関する研究

コンクリートに繊維補強モルタルを張付け材とし磁器質タイル仕上げとした場合での混合モード(せん断)破壊特性を実験検討し,コンクリート下地に対する仕上材料の耐震素材としての有効性を検討した。また,表面に仕上げを有するコンクリートの混合モード破壊時での3次元のひび割れ進展解析方法を提案し,実験結果とよい対応が得られた。以上により仕上材料の耐震補強効果を評価するための基礎的資料が得られた。実際の荷重条件を近似する混合モード破壊の試験方法を確立し,各種材料条件での破壊特性を把握した。地震時の層間変形により部材に生じる力は,剪断力とそれと直交方向の鉄筋拘束,自重等による拘束力であり両者の力による変形モードを混合モードと呼んでいる。混合モードの変形に伴う破壊を混合モード破壊と呼ぶ。混合モード破壊を試験体レベルで再現するために,簡便な試験方法を検討した。本試験方法の特徴は,試験体の4面に切欠きを入れ破壊部分を特定すること,4点剪断試験のひび割れ面直交方向を径を変えた鉄筋で拘束し実際の鉄筋による拘束条件に近似させる,2軸変位計によりひび割れずれ変形(CSD)およびひび割れ開口変位(COD)を同時に計測しクローズドループ式により安定破壊試験とする,試験体の載荷点を切換える事で正負繰返し試験とすることなどが特徴である。これらの試験方法において、各種調合のコンクリートについて、拘束力を種々変化させ、荷重変形曲線を計測し、その特徴と実験要因との関係を考察した。昨年度は,混合モード破壊を試験体レベルで再現するために簡便な4点せん断試験方法を検討した。本試験方法の特徴は,試験体の2面に切欠きを入れ破壊部分を特定し,2軸変位計によりひび割れずれ変形(CSD)およびひび割れ開口変位(COD)を同時に計測し,剪断破壊での破壊特性を把握することができる。実際のコンクリート外壁は,仕上げの無い打ち放し,仕上塗材仕上げとするためのモルタル下地仕上げ,モルタル下地と強度を有するタイル仕上げの3種に分類できる。壁面の耐震補強の観点からは,繊維補強モルタルの下地仕上げが有効であり,タイル仕上げにおいても十分な接着強度を持たせることでタイルの剥落を生じさせずに,下地コンクリートのひび割れ抑制効果を発揮できるものと考えられる。以上の観点より本年度は,タイル仕上げおよび繊維混入張付けモルタルの剪断ひび割れ抑制効果について検討を行なった。コンクリートの調合条件は1種類とし,下地モルタルの条件は繊維混入の有無,仕上げはタイルの有無とし,4点せん断試験を行い,荷重変位関係を把握した。その結果,コンクリートのみの供試体は,わずかな変形でひび割れを生じ破壊に至った。モルタルを施工した供試体はコンクリートのみの試験体よりも変形性能が大きく特に繊維を混入した場合は大きくなった。タイル施工の供試体ではタイル剥離は生じず,タイルに縦方向のひび割れが生じ荷重変形は靭性の高いものとなった。以上より,タイル仕上げにおいて下地に繊維補強モルタルを用いることにより,躯体のひび割れ進展を抑制する効果があり耐震性を向上できることが明らかになった。平成22年度は,混合モード破壊を試験体レベルで再現するために20,21年度に確立した寸法200×200×100mmの小型供試体に切り欠きを挿入することで簡便に4点せん断試験が行なえる手法を用いて,仕上げが異なる各種材料条件での荷重-変形曲線を計測し,その特徴と実験要因との関係を考察した。実験に用いた供試体の条件はコンクリート,コンクリート表面にプレーンモルタルを施工したもの,コンクリート表面に繊維補強モルタルを施工したもの,コンクリート表面にプレーンモルタルおよびタイルを施工したもの,コンクリート表面に繊維補強モルタルおよびタイルを施工したものの計5種類とした。コンクリートおよびモルタルの水セメント比50%一定とし,繊維補強モルタルには直径13μm,長さ6mmのビニロン繊維を体積で1%混入した。また,タイルは磁器質のものを用いた。なお,4点せん断試験は材齢12週で行なった。4点せん断試験を行なった結果,コンクリートのみの場合と比較してプレーンモルタルを施工することでせん断変形に対する耐力およびひび割れ抵抗性が向上し,繊維補強モルタルを施工することでコンクリートの変形に対する変形追従性能が高くなり,せん断変形に対するひび割れ抵抗性がさらに向上することが明らかとなった。また,厚手の磁器質タイルを施工することで,せん断力に対する耐力が向上する可能性が示され,繊維補強モルタルと組み合わせることでひび割れ抵抗性も向上した。以上より,実際のコンクリート構造物においてもコンクリート打ち放しにタイルを施工することでせん断耐力が向上する可能性が示された。また,張付けモルタルに繊維補強モルタルを施工することでその効果は増大するものと考えられる。
次世代インタフェース構築に向けた姿勢変動に頑健な人物属性推定に関する研究

我々は、開発した人物属性推定システムを用いて性差や経年変化などの人物属性という観点からの顔の左右対称性について検証を行った。結果として、カメラ正面に対して水平方向に45°程度、垂直方向に30°程度顔が傾いていた場合でも、性別推定・年齢推定ともに人間と同等程度の推定精度が得られることを確認した。また、人の人物属性認知メカニズムに着目し、人が潜在的に用いている顔領域における属性特徴(特に年齢特徴)を決定し、その有効性を確認した。本研究課題の目的は、実環境下において安定して行える人物属性推定システムの開発である。本年度の成果は以下の通りである。1.人の人物属性認知メカニズムに着目し、人が潜在的に用いている顔領域における属性特徴を決定した。構築した顔データベースと自作のインタフェースを用いて、主観実験として多くの評定者に人物属性の推定を行なってもらった。評定者からの事前調査結果や先行研究の報告などを参考とし、顔領域における経年変化を表すと考えられる顔特徴を複数定義した。我々は、これら顔特徴と属性情報の一つである外観年齢との関係が線形モデルであると仮定し、GAによって外観年齢に寄与するであろう年齢特徴の組合せを決定し、さらに最小二乗法によって線形モデルのパラメータを決定した。さらに、これらの結果より、各顔特徴の外観年齢に対する貢献度を求め、考察した。2.顔領域に対する特徴点決定手法として我々が提案したARSMを用いることで、姿勢変動のある顔画像に対しても安定的に特徴点を配置することが可能であることを300枚の画像で確認した。また、人間が潜在的に用いている肌テクスチャや肌の色相情報など、顔の見え方に依存しない性別・年齢推定に有効な特徴量を提案し、その有効性を確認した。推定器として多層型NNを用いることで、性別のクラス分類だけではなく、連続値として年齢の推定が可能となり、結果として性別推定・年齢推定とも人間と同等程度の推定精度が得られることを確認した。さらに、HOIP顔画像データベースを用いて、性差や経年変化という観点から顔の左右対称性について検証した。これによって、顔が水平方向に一定以上傾いた場合に顔の構造上カメラ位置から奥側に死角が発生しても、顔領域の片側を用いることで高精度な推定が可能であることを確認した。1.人の人物属性認知メカニズムに着目し、人が潜在的に用いている顔領域における属性特徴(特に年齢特徴)を決定した。我々はこれら顔特徴と外観年齢との関係モデルが線形モデルであると仮定し、線形重回帰分析とc-AICによって、顔特徴を説明変数、外観年齢を骨的変数とする最適なモデルの解析を行なった。結果として、定義した複数の顔特徴と外観年齢との関係に線形モデルを提案し、求まった外観年齢関数を用いた年齢推定実験においてその有効性を確認した。また、人が相手の年齢を推定する際、注目する顔特徴の傾向が相手の年齢層によって変化することを確認できた。2.一般的に,顔が水平方向に一定以上傾いた場合,顔の構造上カメラ位置から奥側に死角が発生するため,顔領域の全てから人物属性特徴を抽出することは困難である,しかし,性差や経年変化という観点から顔の左右が対称性を持つならば,死角が発生した場合でも顔領域の片側を用いることで高精度な推定が可能である.我々は,昨年度開発した人物属性推定システムを用いた性差や経年変化などの人物属性という観点からの顔の左右対称性について検証を行った.結果として、カメラ正面に対して水平方向に45°程度、垂直方向に30°程度顔が傾いていた場合でも、性別推定・年齢推定ともに人間と同等程度の推定精度が得られることを確認した。
クリックケミストリーを応用した2本鎖DNA結合分子の新規検索法の開発

遺伝子の根幹である2本鎖DNAを認識する分子は生命の基本原理を理解するためのツールとしてだけではなく、遺伝子発現の選択的な制御によるくすりとしての開発も期待されるため、2本鎖DNAの配列情報に基づく一般的なルールの確立に関する研究が多くなされてきた。しかしそのルールの確立にはまだ至っていないのが現状である。さらに研究が進むにつれ、DNAの高次構造が遺伝子発現制御機構に重要な役割を果たしている可能性が次々と示されているが、DNA高次構造の認識分子を論理的に分子設計するのは非常に困難であると考えられる。そこで本研究では、クリックケミストリーを応用したコンビナトリアル化学を用いて、2本鎖DNA認識分子の新しい検索法の開発を検討することとした。昨年度までにインターカレーターであるアクリジン誘導体及び2本鎖DNAに結合することがしられているペプチドを用いて、2本鎖DNAをテンプレートとした、クリックケミストリー反応が進行することを明らかにした。本年度はまず得られたペプチド結合型アクリジン誘導体についてそのDNAに対する結合能の評価を行なった。その結果、得られたペプチド結合型アクリジン誘導体は、ペプチドのみに比べてDNAに対する結合能が向上すること、さらにアクリジンのみに比べても若干ではあるが結合能が上がることがわかった。また固相上に固定化した末端アルキンを導入したペプチドとアクリジン誘導体の間でもクリックケミストリー反応が進行し、ビーズが蛍光を持つことが示された。この蛍光はDNA結合性ペプチドをもたないビーズとアクリジン誘導体の間では観測されないことから、ペプチドを結合させたビーズとアクリジンを用いたランダムスクリーニングによるDNA結合分子の検索法として展開できる可能性を示すことができた。本年度はまず低分子としてインターカレーターであるアクリジン誘導体及びすでに2本鎖DNAに結合することがしられているペプチドを用いて、2本鎖DNAをテンプレートとする、クリックケミストリー反応が進行する条件を検討した。その結果、アジド基を有するアクリジン誘導体とアセチレンを官能基としてN末端に持つDNA結合性ペプチドを用いて、2本鎖DNA上で反応が加速されることがわかった。また本反応効率がアジド基とアクリジンを結合するスペーサーの長さにより異なること、さらに固相に結合させたペプチド上でも反応が加速することを見出すことができた。これらの結果は本方法がDNA結合分子を検索する方法として適用できることを示すものであると考えている。
民間巫者における「修行」の比較研究ー北奥羽と沖縄を事例として

本研究は、わが国の民間巫者にみられる複雑な「修行」の形態やその評価、修行観などを、系統的に整理し、その比較検討を通して、巫者とそれをとりまく依頼者・信者によって共有されている世界観や救済観、さらにはそこに展開される救済の形態や構造を明らかにすることを目的とした。そこでは「修行」が教義的宗教の理念と土着的習俗とをつなぐ重要な位置にある、との認識に立ち、これを民俗宗教研究のひとつの突破口として捉えた。また、「修行」を無条件に高等宗教の理念にあてはめたり、土着の現世利益的な実践に還元するのではなく、両者の複合面における重要な接点として把握する、という立場を堅持した。主たるフィ-ルドには、北奥羽地方と沖縄地方を選んだ。従ってここでの民間巫者とは、具体的には北奥羽のイタコ、カミサマ、沖縄のユタ、ムヌシリ、カミンチュ、クディなどを指すものとする。最終年度には91頁から成る報告書を作成した。以下、その概要を記す。「序論」では、民間巫者における修行を宗教学的テ-マとして取り上げる意議と課題を論じた。第一部〈民間巫者論における「修行」の問題〉では、従来の民間巫者研究の批判的総括を試みるなかで、あらためて修行のもつ重要な役割を明らかにした。第二部〈民間巫者の人生史と「修行」の文化〉では、本研究の中心となった青森県の津軽地方と沖縄地方の民間巫者を、それぞれ2名ずつ取り上げ、その人生史の検討を通して、両文化における「修行」の捉え方の差異に注目した。全体を通して、現象学的な「修行」の概念規定として「身体的・行動性」「主体的・自発性」「段階的・定型性」の指標を取り出し、ヤマト文化圏と琉球沖縄文化圏との差異を、「修行の文化」と「生まれの文化」との対比として捉える新たな視点を提起することができた。本研究は、北奥羽と沖縄地方を主たるフィ-ルドとして、民間巫者にみられる複雑な「修行」の形態やその評価、修行観などを系統的に整理し、そこに展開される救済の機能や構造を明らかにすることを課題としている。初年度においては、まず民間巫者とその依頼者・信者に対する集約的なフィ-ルド・ワ-クを行ない、彼らの「修行」の実態や、修行観に関する基礎的デ-タき収集に専念した。北奥羽地方については、カミサマ、ゴミソなどとよばれる民間巫者とその信者を対象に、青森県の津軽地方から秋田県の北部地方を重点調査地域として、8月から1月にかけて、数度にわたる実地調査旅行を行なった。そこでは、具体的な修行活動(滝行、修行登山、祭典参加、寒修行など)を採録・記録するとともに、彼らの修行観について、用意した調査項目にもとづいて聴取調査を行なった。沖縄地方については、10月3日から11月10日まで1ヵ月余に及ぶ現地調査を実施した。本島中部・与那城村の屋慶名・平安座地区をメインフィ-ルドとして、そこで活動する十数名のカミチュ、ユタ、ムヌシリ、クディなどとよばれる巫者たちについて、上記の北奥羽と同種の調査を行なった。さらに、当該地域に流入する外来宗教(キリスト教系・仏教系の各教団)の「修行」的行為にも注目した。今回の調査では、石垣島にもフィ-ルドをのばし、ツカサとよばれる伝統的巫者との面接を行なうことができた。これらの調査で得られたデ-タから、「沖縄では総じて《運命の文化》が卓越しており、《修行の文化》が希薄である」という当初の仮説は、ほぼ立証することができたと考えている。

また、巫者論、修行論に関する文献収集のため、国立国会図書館、筑波大学、東北大学などに出張した。本研究は、北奥羽と沖縄地方を主たるフィ-ルドとして、民間巫者(イタコ、カミサマ、ユタなど)に見られる様々な「修行」の形態やその評価、修行観などを系統的に整理し、そこに展開される救済の機能や構造を明らかにすることを課題としている。平成2年度は、計画の第2年目にあたり、前年度に引き続き、沖縄・北奥羽両地域における民間巫者とその依頼者・信者に対する、集約的なフィ-ルド・ワ-クを行ない、彼らの「修行」の実態や、修行観に関するデ-タの蓄積に努めるとともに、理論的パ-スペクティヴを確立するために、「修行論」をめぐる先行研究の収集を行なった。このうち、北奥羽地方については、7月18日より12日間、西津軽郡鰺ケ沢町、および弘前市とその近郊に在住するカミサマ系巫者について調査を実施した。さらに11月25日から5日間、青森市周辺において同様の調査を行なった。沖縄地方については、8月21日より8日間、および平成3年2月21日より7日間、それぞれ調査を実施し、民間巫者のみならず、彼らと世界観・救済観を大幅に共有しつつも、これと競合関係にある外来宗教、とくにキリスト教系教派にも注目し、その担い手たちの「修行」的行動についても精査した。さらに今年度は、ヤマト文化と琉球文化の接点に位置する奄美地方にも注目し、奄美大島のユタ的宗教者たちの修行の実態についてもヒアリングを行なった。そして「修行」的要素が弱く、生得的宿命観の強い沖縄文化に対し、修行文化の卓越したヤマト文化という、当初の対比的仮説を、さらに裏付けることができた。なお、本研究の成果の一部として、論文「地方紙に見る青森県の民間巫者」その他発表した。本研究は、北奥羽と沖縄地方を主たるフィ-ルドとして、民間巫者(イタコ、カミサマ、ユタ、カミンチュなど)に見られる様々な「修行」の形態やその評価、修行観などを系統的に整理し、そこに展開される救済の機能や構造を明らかにすることを課題とした。本年度は研究の最終年度にあたるため、北奥羽・沖縄両地域における補充調査を行なうとともに、成果をとりまとめて『研究成果報告書』を作成した。補充調査としては、7月に青森県のむつ市を中心に5日間、10月には弘前市およびその周辺地域において5日間、それぞれ民間巫者からの聞き取り、並びに修行現場での参与観察を行なった。さらに12月には、沖縄県与那城村の平安座島において7日間、当地のカミンチュ系の民間巫者を対象に、同種の調査を実施した。これらの調査においても、琉球沖縄文化圏においては「修行の文化」がきわめて希薄であるという、当初の仮説があらためて立証された。本年度の後半には、過去3年間に及ぶ研究の一応のまとめとして、研究成果報告書を作成した。内容は、「序論」「第一部・民間巫者論における『修行』の問題」「第二部・民間巫者の人生史と『修行』の文化」から成り、総ペ-ジ数は91頁である。なお報告書の冒頭の「はしがき」において、3年間の研究経費、および調査の具体的日程等について概説した。このほかの成果としては、2冊の著書(1冊は4月に刊行予定)、数編の論文がある(研究発表の項、参照)。また、日本宗教学会『宗教研究』にも、来年度中に関連論文を執筆の予定である。
大域的分散グラフアルゴリズムに対するパラメタライズド手法の確立

分散グラフアルゴリズムとは、複数の計算機が通信リンクで相互接続した分散システムにおいて、ネットワークのトポロジカルな構造を入力データと見なしてグラフアルゴリズムを実行する枠組みである。本研究では、グラフ理論の基本的な諸問題のうち、特に求解のために大域的な情報収集を必要とする問題(大域的な問題)を対象とし、入力インスタンスの困難性に応じた最適な計算時間を達成する分散グラフアルゴリズムをパラメタライズドアルゴリズムの文脈から模索する。
心筋細胞間の機能結合形成にいたる分子機構の発現過程にかんする研究

心臓の細胞間刺激伝導通路を構成するギャップ結合は、connexin蛋白六量体が細胞間隔で対合し親水性チャネルを形成する。構成蛋白Cxファミリーは心筋ではCx43、Cx40、Cx45が検出され、これらはそれぞれ45pS,170pS,25pSほどのunitary conductanceをしめす。本研究計画ではこれら各種Cxに対する特異的抗体およびcDNA probeを用いて、ラット心筋における分布と生後発達の経過を追跡した。成熟心筋における分布特異性:昨年の発表後さらに検索を進め、ラットでの分布をほぼ確定した。即ち洞房結節(SA node)では、Cx45が弱く発現し、心房筋ではCx43が主でCx45を伴う。房室結節AV nodeでは再びCx45のみで占められる。ヒス束(His bundle)は起始がCx45で、次第にCx40の標識が強まる。分枝(Bundle branch)はCx40が強く、Cx45とCx43も共存し、左右差はない。プルキンエ線維Purkinje fiberはCx40が主体でCx43も混在する。心室筋ではCx43が主体でCx40が混在する。心筋組織のRT-PCRではCx45、Cx40、Cx43のほか、血管内皮由来と思われるCx37が検出された。未知の新しいCxはこれまで検出できていない。生後変動:出生直後は、Cx40が心内膜側に強く、心外膜にむかうにつれて弱くなる傾向があった。Cx45も弱いながら同様の傾向を示した。一方Cx43は全層にほぼ均等な弱い点状の分布を示した。Western BlotでもCx40は強く広いbandを示した。Cx43は新生児では1本、成獣では2本のbandを泳動mobilityの異なる位置にみとめ、リン酸化状態が異なることを示唆する。Cx45は成獣・新生児ともに同様な標識をしめした。Northern Blotでは出生直後ではCx40が検出され、Cx43は1週間後から発現が強くなった。以上の結果から、出生直後のラット心筋では、Cx40がdominantなconnexinとなってギャップ結合が構成されていると推測された。
局所位相特徴に基づく画像照合とバイオメトリクスへの応用

本研究課題では,画像間の類似性を高精度に評価するための「局所位相特徴」と呼ぶ新しい特徴量を定義するとともに,基本となる画像照合アルゴリズムを開発した.また,これに基づいて,高精度な類似度評価が重要となるバイオメトリクスの問題に適用した.局所位相特徴に基づく画像マッチング手法を用いることで,顔認証,虹彩認証,掌紋認証,指関節紋認証において,世界最高水準の性能を達成することを実験を通して実証した.本年度は,本研究での主要目的として掲げている3項目である(1)局所位相特徴に基づく画像照合技術を理論的に体系化するとともに,基本となる照合アルゴリズムを開発すること,(2)前項1で検討した局所位相特徴を用いた画像照合技術をマルチモーダルバイオメトリクス・セキュリティ・大規模認証の3テーマに応用するとともに,実用化研究を推進すること,(3)ソフトウェアライブラリ(MATLABおよびC/C++言語)を開発するとともに,プログラマブルDSP (Digital Signal Processor)や汎用GPU (Graphics Processing Unit)への実装および評価を行い,研究成果の早期実用化を推進することに対して,基本技術の検討および応用テーマの検討を行った.具体的には,以下の2項目が研究実績として挙げられる.(i)画像照合に特化させた局所位相特徴に関する基本技術の理論的な体系化を行うとともに,基本となる照合アルゴリズムを検討した.具体的には,(A)局所位相特徴に基づく正確な類似度評価のための基本技術,および,(B)局所位相特徴に基づく高速な照合のための基本技術を検討した.(ii)前項の局所位相特徴の基本技術に基づき,(ア)局所位相特徴に基づくマルチモーダルバイオメトリクス技術,(イ)局所位相特徴に基づくセキュリティ技術,(ウ)局所位相特徴に基づく大規模認証技術の3つのテーマへの応用を検討した.これらの検討結果は,次年度につながる研究成果である.本年度は,以下の2項目を実施した.1.昨年度に検討した(A)局所位相特徴に基づく正確な類似度評価のための基本技術,および,(B)局所位相特徴に基づく高速な照合のための基本技術について検討した.そして,これらの基本技術を戦略的な応用へ適用するための準備的検討を行った.また,基本技術に関して,公開データベースを用いた性能評価実験を行い,従来手法との精度および速度を比較して,提案手法の有効性を実証した.さらに,その結果をフィードバックして,提案手法の性能改善を検討した.特に,局所位相特徴に基づく画像マッチングにおいて重要となるスコア計算において,対応点の位置情報も考慮することで性能が向上することを発見した.2.昨年度に検討を行った(ア)局所位相特徴に基づくマルチモーダルバイオメトリクス技術,(イ)局所位相特徴に基づくセキュリティ技術,(ウ)局所位相特徴に基づく大規模認証技術の3つの応用テーマについて,それぞれの基本アルゴリズムのプロトタイプを開発し,これらの実験的検討を行った.特に,ドアレバーのための個人認証システムのプロトタイプを開発し,複数指から取得した指関節紋画像を用いて個人を認証できることを実証した.ドアレバーを握るという認証を意識する必要のない行動のみで個人認証ができるため,受容性および利便性の高いシステムである.来年度も継続して本システムの性能改善に取り組む予定である.本年度は,以下の3項目を実施した.1.昨年度までに検討した(A)局所位相特徴に基づく正確な類似度評価のための基本技術,および,(B)局所位相特徴に基づく高速な照合のための基本技術を掌紋認証や指関節紋認証に応用した.これらについて,性能評価用に公開されているデータベースを用いて性能評価実験を行い,従来手法と比較して局所位相特徴の有効性を確認した.2.昨年度までに検討した(ア)局所位相特徴に基づくマルチモーダルバイオメトリクス技術,(イ)局所位相特徴に基づくセキュリティ技術,(ウ)局所位相特徴に基づく大規模認証技術に関する基本アルゴリズムについて応用研究に取り組んだ.その中で,掌紋認証および指関節紋認証において,優れた成果を上げた.掌紋認証では,指の開閉にかかわらず,正確に掌紋領域を抽出する手法を提案した.これにより,非接触・非拘束で撮影された手のひら画像から個人を識別できるようになった.指関節紋認証では,ドアレバーの上部に取り付けたカメラ撮影された画像から拳を抽出し,正確に個人を識別できるシステムを開発した.ユーザーが認証されることを意識することなく,ドアレバーを握るだけで認証することができる利便性の高いことが評価されている.3.前項1および2について,ソフトウェアライブラリとしてまとめるとともに,FPGA実装による高速化を検討した.位相情報の照合部分についてFPGA実装を行い,CPUやGPUへの実装と比較して,高速かつ低消費電力であることを実証した.本研究課題では,画像間の類似性を高精度に評価するための「局所位相特徴」と呼ぶ新しい特徴量を定義するとともに,基本となる画像照合アルゴリズムを開発した.また,これに基づいて,高精度な類似度評価が重要となるバイオメトリクスの問題に適用した.局所位相特徴に基づく画像マッチング手法を用いることで,顔認証,虹彩認証,掌紋認証,指関節紋認証において,世界最高水準の性能を達成することを実験を通して実証した.当初計画していたとおりに,局所位相特徴に基づく正確な類似度評価のための基本技術,および,局所位相特徴に基づく高速な照合のための基本技術を検討し,公開データベースを用いた性能評価実験を行った.

また,局所位相特徴に基づく,マルチモーダルバイオメトリクス技術,セキュリティ技術,および,大規模認証技術の3つの応用テーマについて基本アルゴリズムのプロトタイプを検討した.以上より,おおむね順調に研究が進展していると判断する.27年度が最終年度であるため、記入しない。計算機学次年度は,本年度の研究成果を踏まえて,(1)局所位相特徴の基本技術を戦略的な応用に適用するとともに,各種応用における性能評価を行うこと,(2)マルチモーダルバイオメトリクス,セキュリティ技術,大規模認証技術の3つの応用テーマについて,基本アルゴリズムの性能評価を行うこと,(3)局所位相特徴のソフトウェアライブラリを開発するとともに,GPUなどを用いた高速化を検討することを予定している.当初計画していたとおりに,局所位相特徴に基づく正確な類似度評価のための基本技術,および,局所位相特徴に基づく高速な照合のための基本技術を検討するとともに,局所位相特徴に基づくマルチモーダルバイオメトリクス技術,局所位相特徴に基づくセキュリティ技術,および,局所位相特徴に基づく大規模認証技術の3つのテーマへの応用を検討した.以上より,おおむね順調に研究が進展していると判断する.27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,本研究課題のための研究資料収集,および,成果報告を主に行った.基本アルゴリズムの性能評価およびプロトタイプシステムは,既存の物品を使って行った.そのため,次年度使用額が生じた.27年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は,本年度の研究成果を踏まえて,(1)本年度に検討した2つの基本アルゴリズムを戦略的な応用へ適用するための準備的検討を行うとともに,これまでに提案されている従来手法との精度および速度を比較し,その結果をフィードバックすることで性能改善を検討し,(2)本年度に検討を行った3つの応用テーマについて,それぞれの基本アルゴリズムのプロトタイプを開発するとともに,詳細な実験的検討を行うことを予定している.次年度は,性能評価用データベースを作成するために必要となる大規模ストレージ,および,性能評価実験で必要となる高性能計算機を購入する予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,基本アルゴリズムの検討,本研究課題の推進に必要となる研究資料収集を主に行った.そのため,次年度使用額が生じた.次年度は,検討した基本アルゴリズムの開発および基礎実験を行う計画であり,高性能な計算機などを購入する予定である.