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霊長類扁桃体への迅速な脅威信号伝達の視覚経路の解明

論文は現在、査読後の改稿作業に入っている。2年目の主要な研究課題である、狂犬病ウイルスを使った経シナプス的逆行性標識法による皮質下迅速経路の解剖学的検証実験について共同実験を行う京都大学霊長類研究所の高田雅彦教授、井上謙一助教との相談が進行し、京都大学霊長類研究所の共同研究プロジェクトに採用された。実験方法についての方針が確定し、新年度早々に第一回の実験が予定されている。霊長類で高度に発達した大脳皮質の側頭葉視覚経路(皮質経路)は、視覚像を詳細に分析して、物体や他者を識別・認識する能力を可能にした。一方、より原始的な皮質下の視覚経路(網膜-上丘-視床枕-扁桃体)は生存に関わる脅威信号を、粗い精度で、しかし素早く処理すると考えられている。この考え(皮質下迅速経路仮説)は複数の間接的な証拠により支持されているが、ヒトやサルなど霊長類において「網膜-上丘-視床枕-扁桃体経路(皮質下経路)が脅威信号の検出に関わる」ことの確定的な証拠は得られていない。前年度、扁桃体ならびに側頭葉視覚経路最終段の下側頭葉皮質の単一細胞および細胞集団の反応を解析した結果、扁桃体の単一細胞反応に弱いながら短潜時の威嚇表情選択的な反応が見出され、細胞集団の情報を集めると、明確に威嚇顔の情報を読み出す(デコードする)ことが可能であることが示された。一方、同様の解析を、視覚皮質から扁桃体への唯一の入力源である側頭葉の高次視覚野にも行ったところ、そのような反応は見出されなかった。このことは、側頭葉を介さずに扁桃体へ脅威信号が伝わっていることを示唆しており、皮質下経路が存在するという仮説を支持している。皮質下経路仮説のさらなる検証を行うため、本年度は、経シナプス性逆行性トレーサーとして狂犬病ウイルスを扁桃体に注入し、シナプス一つあるいは二つしか超えない生存期間ののちに現れる逆行性標識細胞の分布を調査する実験を開始した。本研究は、京都大学霊長類研究所の高田昌彦教授、井上謙一助教との共同研究である。注入後2日という短時間の生存期間ののち、視床枕に多数の、また上丘に少数の逆行性標識細胞が観察された。前者は1シナプスを超えた標識、後者は2シナプスを超えた標識と考えられ、上丘-視床枕-扁桃体を結ぶ神経経路が存在する強力な証拠が得られた。京都大学霊長類研究所の共同研究者(高田昌彦教授、井上謙一助教)とともに、本年度に予定していた狂犬病ウイルスを用いた経シナプス性逆行性標識の実験を行った。注入は、視覚入力の到達部位として知られる扁桃体外側部に適切になされ、その注入部位から逆行性に輸送された標識が、視床枕及び上丘に見出された。これらの標識は最大でも2シナプスしか経由していないと想定されることから、上丘から視床枕を経て扁桃体へ投射する経路の存在を示す直接的な証拠が得られたと考える。次年度には、さらにもう一頭の動物において本実験を繰り返し、結果の再現性のテストを行う。初年度の生理学研究の成果に加え、神経解剖学的証拠も得られつつあることから、皮質下経路を通る顔表情処理経路があるとの仮説(迅速処理仮説)の正当性が確認されつつあると考える。【電気生理学的実験成果の論文公表】平成29年度に得た電気生理学的実験成果の論文公表を目指す。【二重標識トレーサーによる上丘ー視床枕ー扁桃体経路の解明】上丘から視床枕への投射と視床枕から扁桃体への投射に接点があるかどうかは従来研究では十分に検証されていない。本研究では、同じ個体の上丘へ順行性トレーサー、扁桃体へ逆行性トレーサーを注入して、視床枕において染色された軸索末端と細胞体が接しているかどうかを解析し、上丘ー視床枕ー扁桃体を結ぶシナプス経路が存在するかを検討する。
二重カプセル方式による低高度金星探査気球

金星の低高度に浮遊し長期間にわたって探査することを目的とした二重カプセル方式の気球システムの実現方法について研究した。この気球では、直径を1mとした場合、高度20kmにおける総浮遊質量は10.7kgである。まず、気球本体については、電鋳法によるニッケルコバルト合金製気球では、質量2kg程度で必要強度が達成でき、付加構造物と浮力ガス等の質量を引くと約5kgが搭載重量に分配できることが明らかとなった浮遊期間は1年以上と見積もれる。また、カーボン繊維によるフィラメントワインディング法では、軽量で十分な耐圧強度が得られる最適設計を確立した。問題点は、内側のライナーによるガスバリア性の確保であり、例えば液晶ポリマーを使用した場合、1週間の浮遊期間を得ることができる。以上の2つの方法について、実際に直径2530cmのモデルを製作し、各種試験を行い、製造法を確立した。チタニウム合金のような高比強度金属を用いることも、一般的には最も合理的な選択肢である。種々の薄肉球殻を製作する技術を調査したが、現段階で実用化レベルにあるものは存在しない。しかし、今後の加工法の進歩によっては可能性が浮上すると考えられるので今後の課題とした。次に、高温下で動作するエレクトロニクス素子については、広く調査を進めた。その結果、最大220°Cまで可能なシリーズがすでに実用化されており、これらを用いれば常温動作の素子を用いるより冷却器の負担は約半分に減少することがわかった。したがって、冷却器を含む搭載エレクトロニクスの気球システム重星に対する割合は、当初の研究計画に示した値より大幅に軽減することになった。以上のように、本研究の結果、高温高圧で環境条件が厳しいため実現が困難な低高度金星気球について、気球本体、搭載エレクトロニクス回路、冷却器とも高い実現可能性を不すことができた。金星の低高度領域を探査することを目的とした二重カプセル方式の気球プローブシステムについて以下の知見が得られた。1システムを検討する際の前提条件金星大気のような高温高圧環境下に浮遊する金属製気球システムが成立する条件を数値シミュレーションにより計算した。そして、気球浮遊環境、気球規模、機器配置、基本運用方策等の条件を考慮して、今後の研究を行う際の寸法、重量配分等の検討前提条件を決定した。2気球本体の構造および製造法気球本体を薄く軽量に製作する方法について、内部搭載物を保持する構造および気球システムを組みあげる際の作業を念頭において検討を行った。前項で求めた前提条件に対し、成立可能な素材をトレードオフした後に、メッキ法、繊維強化法を中心に適用可能な工法を検討した。その結果、ニッケル等によるメッキ法により極薄の金属球殻を製作する可能性が追求され、直径20cmの小型モデルの試作を行った。また、平行して、チタン合金張り合わせによる製作方法、ポリイミドフィルムにフィラメントワインディングを行って繊維強化する製造法の検討を行い、小型模型製作の計画を立案した。3高温エレクトロニクスこれまでの研究動向のまとめを図り、金星気球用に実現可能な半導体技術およびその動作温度領域の検討を行った。4冷却システム気球に搭載する室温動作のエレクトロニクスに対する冷却システムについては、冷却原理・方式の検討を行った結果、搭載重量の関係から冷媒を用いたパッシブな方式が最も効率がよく、その冷媒としては金星浮遊高度の圧力・温度と冷媒の蒸気圧との関係から、アンモニアが最適であるとの結論を得た。そして、その際の重量と能力の評価を行った。1システム検討条件高温高圧環境である金星の低高度を浮遊する金属製気球システムの成立条件を求め、浮遊環境、気球サイズ、機器配置、基本運用方策等の諸条件を考慮し、寸法、重量配分等の前提条件を決定した。

2気球本体の構造および製造法気球本体を薄く軽量に製作する方法について、内部搭載物を保持する機構および気球システムを組みあげる際の作業を念頭においた検討を行った。電鋳法、金属薄板の張り合わせ法、繊維強化法の3つについて詳細に検討を行った。電鋳法では、ニッケル合金により極薄の金属球殻を製作できることが確かめられた。また、強度試験およびヘリウムガスによる気密試験を行い、今後の詳細検討のための有効なデータが得られた。チタン薄板の張り合わせによる製造法、ポリイミドフィルムにフィラメントワインディングを行って繊維強化する製造法の検討を引き続き行い、小型模型の製作に着手した。3高温エレクトロニクスこれまでの研究動向のまとめをはかり、金星気球用に実現可能な半導体技術およびその動作温度領域の検討を行った。4冷却システム気球に搭載する室温動作のエレクトロニクスに対する冷却システムについては、冷却原理・方式の検討を行った結果、搭載重量の関係から冷媒を用いたパッシブな方式が最も効率がよく、その冷媒としては金星浮遊高度の圧力・温度と冷媒の蒸気圧との関係から、アンモニアが最適であるとの結論を得た。その際の浮遊高度による重量と能力の評価を行った。また、より小型の気球に適する固体冷媒を用いた冷却法の検討も行った。金星の低高度領域を探査することを目的とした二重カプセル方式の気球プローブシステムについて以下の知見が得られた。1システム検討高温高圧環境である金星の低高度を浮遊する金属気球システムについて、浮遊環境による、気球本体製造方法、運用方法等の諸条件を再検討し、複数のモデルを構築した。その上で、気球本体を軽量に製作する方法について、内部搭載物を保持する構造および気球システムを組みあげる作業を念頭におき、以下の3つについて検討した。2電鋳ニッケルおよびニッケルコバルト合金について、引張試験および気密試験用の試験片を製作し、室温および300°C下における機械強度およびヘリウムリークディテクターを用いた室温下におけるヘリウムガスリークレートを測定し、種々のデータが得られた。この結果をもとに、直径25cmの小型モデルを製作に着手した。特にボス部および支柱部の設計を行い、ボス部と電鋳部の密着性の検討を行った。3繊維強化法樹脂ライナとして全芳香族ポリエステル系液晶樹脂を検討し、気体透過係数の測定を行い、温度依存性を求めた。この結果をもとに、液晶ポリマフィルムによる直径30cmの球形ライナの成形を試みた。さらに外側耐熱CFRPとして熱硬化型ポリイミド樹脂を含浸させたフィラメントワインディング用ロービングプリプレグの候補材を選定し、その機械強度の測定を行った。さらに直径30cmの小型球形モデルの設計と製作に着手した。4チタン薄板の張り合わせチタン薄板の張り合わせによる接合部の強度を確認するために、実際に接着剤で接合した試験片の試験に着手した。
日本近代文学における<方言>使用をめぐる諸問題の検討

本年度は、192040年代を対象とし、30年代に登場する柳田国男や東条操による方言学の言説と、40年前後に多く現われる植民地・占領地(=「外地」)の言葉に関する議論を検討した。両者の間には、地方や「外地」の言葉を「国語」から「遅れた」ものとして評価する言語観が共有されており、その点から、40年前後に主として日本語教育の観点から要請された「外地」の言葉の評価に、30年代に用意された方言理解が活用・流用されたことが窺われた。また、如上の「遅れ」をめぐる言語観がつくられていく上での方言地図の役割にも注目した。そこでは、日本列島を方言分布の形で表象することが、共時的に併存する様々な方言とは別次元にある言語として「国語」を措定していく事態と、そこから柳田国男が、「国語」と方言の間の異質性を「国語」からの「遅れ」として意味づけていく過程を、佐藤弘の同時期における人文地理学のレトリック等とも比較しつつ論じた。一方、そのような方言と「外地」の言葉への認識に批評的に関わる文学作品の例として、井伏鱒二の小説に注目した。井伏がシンガポール徴用中に執筆した『花の町』には、被占領地に暮らす住民の言葉や生活の表象と、その表象が優越者の立場から独善的に偏向していることの自己露呈が併せて提示されている。そのような表象の戦略は、現実の日本軍政下において、住民の言葉や生活を日本から「遅れた」ものとして意味づけることで文化的優越者の位置に立った他の日本人徴用作家の場合とは異なり、そのような意味づけをめぐる機構を批判的に問い直す契機としての価値をもつことを論じた。そのような井伏の方法は、『朽助のゐる谷間』や『言葉について』等の方言を扱った30年代の作例から一貫して認められるものでもあり、192040年代の日本における他者やその言葉に対する認識の問題点を照射するとともに、文学作品が件の認識に関して担い得た批評的可能性の一例としての意義をもつ。第一に明治後期の近代小説における<方言>使用に関しては、地の語りにおける「視点」や「時間」の調整をめぐる問題と、会話文における<方言>使用の傾向との相関性を理論的に解明した。この検討成果は、国語調査委員会による国策的な方言調査と、小説における<方言>使用との相互作用性の究明のための新たな着眼点となる。第二にプロレタリア文学の形成期については、アヴァンギャルド芸術論等の同時代的な影響力に注目した結果、小説における<方言>使用の革新的な試みと、自然主義以降の<方言>使用の慣習との間に生じた葛藤が浮き彫りとなった。第三に昭和初年代に関しては、小説に取り入れられる<方言>が個別の作品内容との関わりから担う価値付けと、社会的な方言認識との双方に並行的に認められる変化=複層化が、「総動員体制」の構築過程との間にもった相互作用性の機構を明らかにした。その過程では、小説中で<方言>を与えられる人物が、単なる地方性等のみならず、同時に封建制の論理や日本社会の基底性などの価値をも体現するようになるという機制や、柳田国男の「方言周圏論」に顕著である、一なる「国語」の古態を残すものとして「方言」を評価するという新たな価値認識の登場に特に注目した。以上の検討成果については、平成16年度以降、機会をとらえて然るべき雑誌媒体等に投稿の上、順次発表していく予定である。なお、「研究発表」欄に記した論文は、上記の研究成果を発表するための前段階として必要なものである。「初期宇野浩二の<方言>使用をめぐって」は、自然主義的な<方言>使用の機構をめぐる問題点と、昭和期の<方言>使用に関わる諸動向の意味を十全に理解するための指針となり、「日本近代文学における<方言>使用の類型学」は、本研究の全体に関わる基礎的、かつ不可欠な論考となる。まず、大正中期から昭和初年代の小説に認められる"地の文の口語化"と呼ぶべき現象については、この時期に一人称の地の語りを試みた小説を対象とし、文末処理・会話文の取り入れ方・視点の調整・時間処理の特色・内容的な傾向に注目した類型分類を進めた。すると、その中でも特に<方言>を活用した一人称小説が、標準語的な文体のものと比較して、物語る行為そのものに伴う時間性を顕著に現前させることが判明した。そのような時間性の現前は、物語内容の事実確認的な性格を揺るがせるものでもある。「研究発表」欄に書誌を記した3本の拙論では、如上の機構を宇野浩二の作例などに即しつつ論証した。その上で更に、ラジオ放送やトーキー映画が普及した昭和初年代における、言語表象の時間性をめぐる感性の変質との関連を検討した。すると、語り手の存在とその現在時が、物語内容の現在時とともに紙上に担保される小説とは異なり、物語内容(=話題やストーリー展開)の現在時のみが単独で表象される音声メディアの登場に対峙して、小説における地の語りは、むしろ反対に物語行為に伴う時間性の存在を隠蔽する方向へ展開したことが明らかとなった。

そのことは、<方言>を地の語りに活用した谷崎潤一郎『卍』ではなく、標準語的な文体で書かれた横光利一『機械』が「自意識」の正統な表象として受容されていく経緯や、それ以降の一人称小説の主流が、文体における会話体的な要素を排除することから物語行為の時間性を一層隠蔽し、作家の実人生の事実確認的な報告の装いをとる「私小説」へと至った文学史的展開から裏付けられる。そこから更に、『卍』以降の<方言>による地の語りの作例が、近代小説の正統的な表象からは逸脱する、フォークロア的な内容や特殊な時空間等を喚起する時間性の試みであることも理解できた。如上の、<方言>による一人称小説の機能と評価をめぐる検討は、文学の外の社会的な<方言>認識の形成や展開に新たな理解をもたらす切り口ともなる。本年度は、192040年代を対象とし、30年代に登場する柳田国男や東条操による方言学の言説と、40年前後に多く現われる植民地・占領地(=「外地」)の言葉に関する議論を検討した。両者の間には、地方や「外地」の言葉を「国語」から「遅れた」ものとして評価する言語観が共有されており、その点から、40年前後に主として日本語教育の観点から要請された「外地」の言葉の評価に、30年代に用意された方言理解が活用・流用されたことが窺われた。また、如上の「遅れ」をめぐる言語観がつくられていく上での方言地図の役割にも注目した。そこでは、日本列島を方言分布の形で表象することが、共時的に併存する様々な方言とは別次元にある言語として「国語」を措定していく事態と、そこから柳田国男が、「国語」と方言の間の異質性を「国語」からの「遅れ」として意味づけていく過程を、佐藤弘の同時期における人文地理学のレトリック等とも比較しつつ論じた。一方、そのような方言と「外地」の言葉への認識に批評的に関わる文学作品の例として、井伏鱒二の小説に注目した。井伏がシンガポール徴用中に執筆した『花の町』には、被占領地に暮らす住民の言葉や生活の表象と、その表象が優越者の立場から独善的に偏向していることの自己露呈が併せて提示されている。そのような表象の戦略は、現実の日本軍政下において、住民の言葉や生活を日本から「遅れた」ものとして意味づけることで文化的優越者の位置に立った他の日本人徴用作家の場合とは異なり、そのような意味づけをめぐる機構を批判的に問い直す契機としての価値をもつことを論じた。そのような井伏の方法は、『朽助のゐる谷間』や『言葉について』等の方言を扱った30年代の作例から一貫して認められるものでもあり、192040年代の日本における他者やその言葉に対する認識の問題点を照射するとともに、文学作品が件の認識に関して担い得た批評的可能性の一例としての意義をもつ。
放射線によるクラスターＤＮＡ損傷の構造と難修復特性の研究

クラスターDNA損傷の構造と生成機構の解明を目指し、生化学的手法と分光学的手法の両面から様々な放射線照射したDNA試料の分析を行った。その結果、イオンビーム照射により生じるクラスターDNA損傷の収率を決定するとともに、コンピュータシミュレーションによるデータ解析と損傷生成モデルの構築を行った。さらに高輝度軟X線放射光ビームラインに設置されたEPR装置を用いて、DNA中の元素の内殻電子の励起に特有なラジカル生成反応があることなどを見出した。これらの成果は国内外の会議で発表するとともに、25報の論文として発表した。1.クラスターDNA損傷の構造と生成機構に関する研究大型放射光施設(SPring-8)に設置されたEPR装置を用い、DNAに生じたラジカルやホール、補足電子といった不対電子種のその場観測を行うと共に(Radiat.Phys.Chem.に掲載)、塩基除去修復酵素を利用して塩基損傷の収率の光電吸収部位依存性を調べたところ、酸素のK殻イオン化により極めて塩基損傷の生成が増感するかことを突き止めた(J.Phys.Chem.Bに掲載すると共に、プレスリリースした)。またKEK・PFの放射光を用いて、リン原子のK殻イオン化に特徴的なDNA損傷生成が生起することを明らかにした(Radiat.Res.に掲載)。2.クラスターDNA損傷の難修復特性に関する研究C^<5+,6+>、Ne^<8+>の各イオンビームを照射したDNAに対して、2種類の塩基除去修復酵素(Nth及びFpg)を実際に試験管内で作用させ、その酵素活性の阻害の程度のLET依存性を測定し、100keV/μm以上の領域で難修復性のクラスターDNA損傷が生成することを明らかにした(投稿準備中)。またモンテカルロ法により実際の細胞内におけるクラスター損傷の分布についてシミュレーションを行った(Radiat.Prot.Dosim.に投稿中)。3.さらにコンピュータによる分子動力学計算を行い、クラスター損傷を有するDNAのコンフォメーション変化を調べる。特に最も生じやすい塩基損傷とされる8オキソグアニンと塩基脱離部位(APサイト)あるいは1本鎖切断の組み合わせからなるクラスターについて、DNAの曲がり(ベンド)や折れ(キンク)、振れ(ツイスト)といったコンフォメーション変化が、損傷間の距離にどのように依存するかについての解析を進めた(H22年に国際会議で発表予定)。1.クラスターDNA損傷の構造と生成機構に関する研究2.クラスターDNA損傷の難修復特性に関する研究DNAが1本鎖に変性する性質を利用した新しいクラスター損傷検出法とその理論解析法を開発した。またモンテカルロ法により実際の細胞内におけるクラスター損傷の分布についてシミュレーションを行った。(それぞれ、Radiat. Prot. Dosim.に3報の論文として掲載)。さらにクラスター損傷を有するDNAと修復酵素の分子動力学計算を行い論文発表した(J. Struct. Biol.)。3.上記の研究に加え、DNA損傷誘発に対する抗酸化剤の効果についての研究を新たに開始した。1.クラスターDNA損傷の構造と生成機構に関する研究大型放射光施設(SPring-8)に設置されたEPR装置を用い、DNA薄膜試料に生じたラジカルやホール、補足電子といった不対電子種のその場観測を行うと共に、軟X線の吸収微細構造が大きく変化することを突き止めた。またこれらの成果は3報の論文として現在投稿中である。2.クラスターDNA損傷の難修復特性に関する研究高LET放射線照射したプラスミドDNA中に生じたクラスター損傷の収率測定の成果を、1報の論文として発表した(Ushigome et al.,Radiat.Res.)。さらに、合成クラスター損傷に対する修復効果を大腸菌を用いて調べた成果を、1報の論文として発表した(Noguchi et al.Mutation Res.)モンテカルロトラック構造シミュレーションにより、ごく低線量のγ線による細胞集団・細胞核内での空間的な微視的線量分布およびDNA損傷分布の解析を行い、その不均一性を定量的に明らかにした。3.上記の研究に加え、DNA損傷誘発に対する抗酸化剤の勧果についての研究成果を、論文として投稿準備を行うと同時に、放射線トラック内のラジカル収率のオンライン測定を実施した。クラスターDNA損傷の構造と生成機構の解明を目指し、本年度は特に塩基の脱離部位(APサイト)収率を、AP除去酵素をプローブとして用て定量し、得られた結果をモンテカルロシミュレーションにより解析した。その結果、APサイトはDNAの一本鎖切断型損傷(SSB)と同じ反応中間体を経ることを明らかにした。一方、クラスター化して生じた複数の塩基損傷に対する除去修復作用に着目し、炭素イオンを照射したDNAに対して2種類の塩基除去修復酵素を同時に、あるいは逐次的に作用させた時の塩基損傷除去活性を調べた。その結果、最初の酵素作用で生じたSSBは次の酵素の活性には影響しなかったことから、クラスターを構成する塩基損傷は少なくとも数塩基対以上離れて生成することが示唆された。これらの結果は国際会議(HITSRS2013、千葉)で発表し2報のProceedingsとして刊行された。

また分子内の官能基の一部をハロゲン原子等で置換したDNA塩基に対して放射光軟X線を照射し、生じたDNA損傷中間体である不対電子の収率をEPR装置を用いて測定した。その結果、置換基の電気陰性度に強く依存して不対電子種収率が変化することを見出した。さらに最終的なDNA損傷収率を得るため、軟X線を十分に透過する極薄膜DNA試料の作製を試みた。この試料に対して実際に軟X線を照射し、損傷の分析ができることを確認した。前者の成果については招待講演として、また後者はポスター発表及びProceedingsとしてKEK物構研サイエンスフェスタ(つくば)において発表した。さらに、合成クラスター損傷をDNAポリメレースIを欠損した大腸菌に導入した上で突然変異誘発効果を調べた結果、変異の誘発率が大きく上昇することを見出した。DNA複製がクラスター損傷による変異誘発を抑えることが示唆された。この成果をMutation Research誌に発表した。大型放射光施設(SPring-8)に設置された照射装置を用いて、酸素K殻イオン化エネルギーの軟X線をプラスミドDNAに照射し、DNAの分子鎖切断、塩基損傷、APサイト及びこれらを含むクラスター損傷を定量した。その結果、当初の予想に反し、大きな吸収断面積ではあるが酸素のK殻共鳴励起エネルギーでは、各種の損傷の収率が逆に小さくなることを見出した。この成果は、2013年8月につくばで開催される国際会議(LPBMS2013)で発表する予定である。さらにSPring-8に設置された電子常磁性共鳴(EPR)装置を用い、DNA分子薄膜を試料として損傷に至る反応中間体である不対電子種の生成の軟X線エネルギー依存性を詳細に調べた。その結果、イオン化閾値の近傍では不対電子種の異常な増感が見られ、理論的な解析によりPCI(衝突後相互作用)による光電子の再捕獲が生じている可能性を示すことができた。この成果はPhys.Rev.Lett.誌に掲載され、また原子力機構からプレス発表を行った。一方、重イオンビームイオンビームの飛跡構造とこれをDNA試料に照射した時の線量分布構造をコンピュータシミュレーションするためのモンテカルロ計算コードの開発を進め、ガンの治療で用いられているC(6+)イオンビームを照射した実験結果と比較した。実験は、C(6+)イオンビームをDNAに対して照射した後、3種類の塩基除去修復酵素(Nth、Fpg及びNfo)のその活性を測定した。実験結果については、Radiat.Environ.Biophys誌に発表した。さらにシミュレーション解析結果についても、論文投稿の準備を行っている。大腸菌に導入したクラスターDNA損傷を起点とする突然変異誘発の頻度を調べたところ、DNAポリメレースIがt突然変異の抑制に大きな役割を果たしていることを突き止めた。(Mutat.Res.誌に投稿中)
有限要素解析による大動脈解離破断予測およびPETによる大動脈瘤破裂指数の開発

真性胸部大動脈瘤に対する有限要素解析を行ったほか、急速拡大する胸腹部大動脈瘤症例2例に対してPETを行ったが、これらの症例では動脈瘤壁のuptakeが高いとはいえなかった。症例が2例のみであり、大動脈瘤壁のuptakeと相当応力、破裂などの予後との関連を明確にするまでは至らなかった。一方で大動脈解離に関しては、血流腔が二腔になるモデルを作成し、構造解析から相当応力を求める方法を検討したが、構造が非常に複雑であったため、相当応力の計算までは至らなかった。しかし本モデルは流体力学的解析に応用可能なモデルであり、このモデルを作成することにより、流体力学的手法を取り入れた解析を行う準備が整った。真性胸部大動脈瘤症例のCT画像から構築した有限要素モデルを構築する方法は既に開発済であり、これを用いて応力を測定することは既に可能である。実際の破裂症例と、非破裂症例のCT画像を用いてその相当応力値の最大値を比較することで、胸部大動脈瘤の破断危険域を推定することが出来た。今回の研究目的は、これを発展させ、大動脈解離に対する有限要素モデル構築法を確立し、ステントグラフト術後へ応用することである。これらは大動脈内が2腔になる有限要素モデル構築法を新たに確立することにより可能となる。しかし、現時点では大動脈内腔を2分する隔壁となる内膜フラップあるいはステントグラフト自体のトレース法が確定されておらず、いまだ解析可能なモデルは作成できないでいる。また、現在の有限要素解析ソフトにはエレメントで32000までの制限があり、従来法では超過することが明らかとなった。現在、トレースの際に出来る限りエレメントを制限、すなわち簡易化したモデルの作製法を検討中である。また、本研究のもう一つの目的である、胸部大動脈瘤の18F-FDG PETの撮影SUV分布の作成と有限要素解析による相当応力の比較、手術後の病理標本所見、CyclophilinAとの比較に関しては、臨床研究としてのプロトコールを作成し、当院の倫理委員会に申請し、承認を受けることが出来た。現在、急速拡大症例など本研究の適応となる症例の選定中である。すでに解析法が確立している真性胸部大動脈瘤に対する有限要素解析症例を増加させるとともに、PETによる大動脈瘤破断予測を行った。PETによる大動脈瘤破断予測は院内倫理委員会の承認を得てから、放射性薬剤を用いる臨床研究委員会の承認を得たのちに行った。対象症例として、胸腹部大動脈瘤の急速拡大する胸腹部大動脈瘤症例2例に対して行ったが、これらの症例では必ずしも動脈瘤壁のuptakeが高いとはいえなかった。一方で有限要素解析法を同症例に行った場合は、高い最大相当応力が見られた。実施症例が2例のみであったことから、PETによる大動脈瘤壁のuptakeと最大相当応力および、破裂など予後との関連は、現状では明確にはできなかった。一方で有限要素解析による相当応力の最大値は大動脈瘤破断予測に有効であると考えられた。ひきつづき有限要素解析症例を増加させ大動脈壁破断と大動脈瘤の関連に関して検討していくと同時に、有限要素解析が多くなされている大動脈弓部瘤、あるいは下行大動脈瘤での急速拡大症例でのPETによるSUV測定を行い、両者の関連性に対して検討する必要が有る。一方で、大動脈解離に対する有限要素解析に関しては、真性胸部大動脈瘤と同様の解析法で、大動脈解離のモデル(血流腔が二腔になるモデル)を作成し、構造解析から相当応力を求める方法を検討した。しかし、大動脈解離のモデルは確立できたものの、構造として非常に複雑であり、相当応力の計算までは至らなかった。その一方で、ここで作成した大動脈解離二腔モデルは、流体力学的解析の応用に有用であった。大動脈解離の拡大破裂に関しては、血流による壁せん断応力が血管のリモデリングに寄与している可能性が高く、その解析には、構造からの解析のみよりは、流体力学的手法を取り入れた解析の方が有用である。今回確立した大動脈解離二腔モデルは、今後流体力学的解析に応用できるものとなった。大動脈瘤、大動脈解離大動脈解離に対する有限要素モデル構築法の開発に関しては、3D画像構築ソフト3D-Doctorを用いた2腔モデルのトレース法を確立した。このことにより3DのIGESファイルを作成することまで可能となった。しかし、有限要素解析ソフトANSYSに取り込んだ際に、真腔偽腔別に識別出来ない場合と、有限要素モデルに変換した際にエレメントの上限を超過する場合があるため、この問題をクリアする方法を検討中である。また、胸部大動脈瘤の18FDG-PETによるSUV分布と有限要素解析による相当応力の比較に関しては、18FDG-PETの撮影プロトコールを作成し、臨床研究として当院での倫理委員会に申請していただき、承認された。

しかし、本研究は放射性薬剤を用いるため、院内の放射線性薬剤を用いる臨床研究委員会に本研究プロトコールを提出し、承認される必要がある。承認が得られた後、症例を選定しPET検査を行う予定である。大動脈解離に対する有限要素モデル構築法の開発に関しては、3D画像構築ソフト3D-Doctor上での、2腔モデルのトレース法は確立できた。ただし、有限要素解析ソフトのエレメントの上限の問題があり解析にいたっていない。今後、解析まで到達するために3D-Doctor上でより簡易なモデルを作成する必要がある。それにより大動脈瘤の微細な変化をもつモデルは得られなくなるが、大動脈解離モデルの特徴を捉えるにはまず簡易モデルを作成することが必要である。また、胸部大動脈瘤の18FDG-PETによるSUV分布と有限要素解析による相当応力の比較に関しては、院内の倫理委員会で承認されたが、放射性薬剤を用いる臨床研究委員会の承認を得る必要があり、現在申請準備中である。18FDG-PETの院内倫理委員会は承認されたが、放射性薬剤を用いる臨床研究委員会の承認はまだ得られていない。そのため、動脈瘤患者に対するPET費用にあてた分は未使用の状態である。承認が得られ次第、PET検査を行うためその際に生じた費用は本研究費より捻出することとなっている。そのため次年度利用となった。18FDG-PET費用8万円×10人分を次年度利用に繰り越すこととする。
生物多様性を増進する水田の特徴解析と空間スケールを考慮した戦略的配置に関する研究

水田における魚類や水生昆虫などの生物の行動特性と水田及び周辺の植生や土壌、水利条件などの環境特性、さらには水田の水環境にかかわる社会条件から生物多様性向上要因を分析した。その結果、(1)生物多様性向上に有効な湿地環境復元に水田冬期湛水が有効であること、(2)初期湛水深、湛水田の配置、湛水期間の工夫で現行の利水条件下でも湛水可能面積の拡大が可能であること、(3)一部の水生昆虫では冬期湛水より通年湛水場所を確保する水管理が重要であること、などを明らかにした。宮城県大崎市(旧田尻町)伸萌地区および新潟県阿賀野市笹神地区の冬期湛水水田圃場ならびにその周辺環境に関して、植生および水生昆虫や魚類等を中心に生物の生息分布状況を把握した。調査は、調査対象とする冬期湛水水田圃場を含む地区内に、冬期湛水水田、慣行田、休耕田、畦畔、水路、ため池、その他のランドスケープ単位に予めグリッドセル化して設定した代表地点について行った。冬期湛水水田と通年湛水のビオトープ水田でのヤゴ生育状況調査では、冬期湛水水田でほとんど採種されなかったのに対してビオトープ水田では約100匹/m^2の高密度の生息を確認した(笹神地区)。これは冬期湛水水田がヤゴの天敵であるアメリカザリガニの越冬地になっていたためと判断された。また、降雨等の増水のない水路内流速10cm/s以下のもとで実施した生息魚類の調査では、伸萌・笹神地区ではそれぞれ2科6種、4科6種が捕獲され、個体数ではタモロコ(伸萌地区:112個体)、ドジョウ(笹神地区:57個体、伸萌地区:14個体)、モツゴ(伸萌地区:39個体)、メダカ(伸萌地区:28個体)、ヤリタナゴ(笹神地区:15個体)などが多く見られた。冬期湛水水田における圃場水収支を試算(笹神地区:7アール、調査期間41日間の平均)したところ、1日当たり4.25mmと算定された。また、湛水管理を水深約15cmを目安に実施していること、水源確保については、排水路からの重力灌概が主体であること、ポンプ利用の際のコスト負担、水利権上の制約が冬期湛水の実施に大きな課題であることが確認されるとともに、環境用水としての管理体制整備や冬期湛水水田から収穫される水稲の高付加価値化による課題解決の萌芽が関係地区ならびに比較対照地区での聞き取り調査等により確認された。今後、これらの知見を踏まえて統合的な視点から分析を深め、平成19年度研究内容に反映することとしている。前年度に引き続き、宮城県大崎市(旧田尻町)伸萠地区ならびに新潟県阿賀野市笹神地区の冬期湛水水田圃場および周辺水田等における植生、水生昆虫、魚類の生息分布状況を精査した。今年度重点調査した伸萠地区東部の冬期湛水水田に仮設された給水用パイプ上流部では、7魚種253個体が採捕され(湛水期間83日間、計8回)、昨年の調査にトウヨシノボリが加わった。給水開始前日の補足調査で基幹用水路のわずかな溜りに数万個体のメダカやタモロコ等の生息が確認されたことを勘案すると、冬期湛水に伴う用水路への通水が個体の生息を保証し、水田等の新たな越冬場所に導く生態的機能を果たし、生物多様性を保全・増進することが示唆された。有機農法で栽培している阿賀野市の冬期湛水水田と通年湛水のビオトープ水田におけるヤゴの生息状況調査および周辺での成虫調査結果の比較では、通年湛水のビオトープ水田において水田利用型のトンボ種の半数がヤゴで採取されており、トンボ種全般の保全効果が高いことが確認された。冬期湛水による雑草抑制効果と希少な湿性植物再生の可能性を検討したところ雑草発生は湛水深が5cm以下に低下する頻度が高い圃場で多くなる傾向を示し(大崎市伸萠地区・北小塩地区)、希少湿性植物の発生にも湛水深の年次変動の影響が示唆された。愛媛県松山市(旧北条市)でのスクミリンゴガイに着目した、外来生物種による生物多様性保全への影響評価調査では、侵入水田(78%、2,080筆)と非侵入水田(22%)を比較すると、両者の境界域で種数が平均7.6から1.9種に減少しており、高等植物の種数の激減がみられた。凍結等により一部データの欠測が生じた項目もあるが、冬期湛水水田の実施に要する水量推定等も行いつつあり、平成20年度は、生物多様性に関わる生物個体や群に関わる要因とともに、水利条件等の生物をとりまく環境条件の解明を含めて、最終年度に向けたとりまとめを行うこととしている。

前年度に引き続き、宮城県大崎市(旧田尻町)伸萠地区ならびに新潟県阿賀野市笹神地区の冬期湛水水田圃場および周辺水田等における植生、水生昆虫、魚類の生息分布状況を精査するとともに、最終年度のとりまとめを意識して分担者相互間の連携を強化した研究推進を図った。新潟県阿賀野市沢口地区と宮城県大崎市伸萠地区における魚類調査結果(2006年度:4科11種291個体、2007年度:7魚種253個体/大崎市伸萠地区のみ)から両地区における現状の生息環境維持の必要性ならびに冬期湛水に伴う農業水路への通水が水路等に取り残された魚類の生息を保証して、水田等の越冬場所に導く役割を果たしていることを明らかにした。さらに、DNA分析による交雑実態の分析のほか、生息場数、生息場の増減率を組み込んだ数理モデルを構築して、メタ個体群の絶滅リスク解析を行った。慣行水田、冬期湛水水田、通年湛水休耕田やビオトープ水田において、各トンボ種の生活環から有効な保全技術を検討した結果、種によって好む水深が異なることが明らかになり、統一的な水田管理でなくモザイク状に多様な管理の水田が存在することが、より多くのトンボ種を保全できることがわかった。特に、寒さと乾燥に弱い種の耐性を考慮すると、通年湛水のビオトープ水田が不可欠な保全技術である。生物の側面から見た生物多様性向上技術を担保する上で、生物の生息環境に関わる環境管理技術や合意形成手法の確立も重要である。非灌漑期における賦存水量の定量評価や冬期湛水圃場における水収支を事例的に考察した結果、初期湛水深を減じるか湛水期間を長期化することにより、現在の23倍程度の面積を湛水することが可能であると算定された。また、農業者や住民参加による畦の草花や田んぼの生きもの調査の方法を検証することを通して、環境認識ツールや人と生物の関係を再構築することの重要性を指摘し、そのための情報共有プログラムを試作した。
可溶性低温炭素の電荷移動相互作用と光電変換特性

本研究は主として縮合芳香環からなる低温炭素の光電変換素子への展開に関する基礎的な研究を行うことを目的とした。平成9年度10年度を通して以下のことが明らかになった。1.可溶性低温炭素の化学構造ナフタレンピッチ(九大提供)よりベンゼン可溶性炭素(BS)を抽出した。構造解析の結果、ベンゼン核が5環縮合したものにプロピル基が置換した化合物が主成分であることが分かった。2.電子アクセプター物質-ブロモアニル-との相互作用炭素質膜をBSブロモアニル(BA)のテトラヒドロフラン(THF)混合溶液からのスピンコート法により石英板上に製膜した。BAの添加により吸収スペクトルはほとんど影響を受けないが、蛍光発光強度は、著しく減少した。また、BA-BS混合物の赤外吸収スペクトルはBAに特徴的な振動吸収を示すが、そのX線回折図形はBAに特徴的なパターンを示さない。以上より、これら二つの分子は固体膜中で分子状態で混合し、光照射により電子的相互作用をもつものと推定された。2項と同じTHF溶液を用いてn型シリコンに製膜したセルの光応答特性を、波長3901000nmの単色光に対して検討した。BS単独およびBAを混合した場合両者とも、分光特性はシリコンの影響を強く受けている。しかし、バイアスをかけ光を照射した時に流れる電流は、BA/BS重量比が0.2まで増加するとき、BA無添加時の約7倍まで増加することが分かった。このことは、得られた光応答がシリコン単独で起こるものではないこと、つまり塗布膜が光キャリアの生成もしくは輸送に関わっていることを示唆するものである。4.光電変換セルの表面状態制御による光電流の増大BSをスピンコート法により製膜する際の溶媒として、純粋なTHFおよび、過酸化物もしくはアルコールを混合したTHFを用いた。用いた溶媒の種類により生成する膜の表面の凹凸に差が現れること、そしてその凹凸の発達と光電流の間には強い相関のあることが見いだされ、今後可溶性炭素を用いた素子の性能改善の一つの方向が示された。本研究は主として縮合芳香環からなる低温炭素の光電変換素子への展開に関する基礎的な研究を行うことを目的とする。本年度は以下のことについての検討を行った。1.ナフタレンピッチからの縮合芳香環成分の抽出九州大学より提供されたナフタレンピッチをベンゼン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ピリジンにより順次抽出した。1H-NMR、元素分析およびFTIRより各抽出分の構造を推定したところ、いずれも基本単位構造は類似の45環程度の縮合芳香環であることが分かった。これは、溶剤により得られる成分の構造が異なる石油系ピッチ系とは異なる。2.電子活性物質との相互作用ベンゼン可溶分(BS成分)にブロモアニルを添加し、その吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルを検討した。ブロモアニルの添加により吸収スペクトルはほとんど影響を受けないが、蛍光発光強度は著しく減少した。この消光はBSの励起により生じた電子がブロモアニルに移り、その結果再結合発光が抑制されたためとも考えることができ、次年度の光電変換機能の特性化が期待される。3.アクションスペクトル測定装置の構築購入したモノクロメータ装置を用い光電流のアクションスペクトルを測定する準備を行い、次年度に備えた。
レーザーアブレーション加振による超小型機器の高周波数帯域における非接触振動実験法

本研究では,高周波数帯域における加振力を構造物に作用させるために,レーザーアブレーション(LA)を用いたインパルス加振に基づく非接触振動実験解析法を開発した.本手法は,高出力パルスレーザーを用いることにより,被照射面で瞬時にLAを発生させ,理想的なインパルス加振入力を実現させる.これにより高周波数帯域における振動測定を可能にする.本手法により,FRF計測における力計測のセンサレス化,LAにより生成されるパルス音源を用いた音響加振,水中構造物の非接触振動試験を実現した.本研究では,高周波数帯域における加振力を構造物に作用させるために,レーザーアブレーション(LA)を用いたインパルス加振に基づく非接触振動実験解析法を開発した.本手法は,高出力パルスレーザーを用いることにより,被照射面で瞬時にLAを発生させ,理想的なインパルス加振入力を実現させる.これにより高周波数帯域における振動測定を可能にする.本手法により,FRF計測における力計測のセンサレス化,LAにより生成されるパルス音源を用いた音響加振,水中構造物の非接触振動試験を実現した.近年のハードディスクドライブ等の情報機器の小型化かつ大容量化,MEMS技術による多機能センサの高精度化の要求を満たすためには,数十kHz程度の高周波数帯域に固有振動数を有する超小型機器の振動問題を実験的に解決することが必須である.しかし,数kHz程度の低/中周波数帯域を対象とした従来の振動実験解析法では対応できないそこで,レーザーアブレーションを用いたインパルス加振に基づくMEMS等の超小型機器のための高周波数帯域における非接触振動実験解析法を提案する.高出力YAGレーザーを被照射部にナノ秒オーダーでパルス照射しレーザーアブレーションを瞬時に発生させることで,理想的なインパルス加振入力を作用させ高周波数帯域の非接触加振を実現する.平成22年度は,レーザー加振を用いた周波数応答関数(FRF)計測において,力計測を非接触,かつ理想的な点加振で実現するための手法を検討し,以下の結論を得た.(1)ロードセルによる力計測をセンサレス化したFRF計測法を提案した.本手法は,加振点をレーザー加振した際の応答を対象構造物に取り付けられた加速度センサにより計測し,その複素フーリエスベクトルを事前に規格化したレーザー加振力で除し,さらに応答に含まれるむだ時間を考慮することで,出力の複素フーリエスペクトルの位相特性を補正することによりFRF計測を実現する.(2)高周波数帯域に固有振動数を有する構造物の自己FRF,および相互FRF計測において,力計測のセンサレス化が実現できることを示した.(3)力計測をセンサレス化するために,レーザー加振力を規格化する手法を導入した.(4)レーザー光のスポット径と計測FRFの関係を調査し,適切なスポット径を示した.また,本研究の応用として,レーザー加振技術を用いた高周波帯域の特性変動検知に基づくヘルスモニタリングを実施し,ボルトの緩み検知を実現した.近年のハードディスクドライブ等の情報機器の小型化かつ大容量化,MEMS技術による多機能センサの高精度化の要求を満たすためには,数十kHz程度の高周波数帯域に固有振動数を有する超小型機器の振動問題を実験的に解決することが必須である.しかし,数kHz程度の低/中周波数帯域を対象とした従来の振動実験解析法では対応できない.そこで,レーザーアブレーションを用いたインパルス加振に基づくMEMS等の超小型機器のための高周波数帯域における非接触振動実験解析法を提案する.高出力YAGレーザーを被照射部にナノ秒オーダーでパルス照射しレーザーアブレーションを瞬時に発生させることで,理想的なインパルス加振入力を作用させ高周波数帯域の非接触加振を実現する.平成23年度は,出力計測を非接触化することで,加速度センサ等を取り付けることが困難な超小型機器の振動実験を検討し,以下の結論を得た.(1)制御系を内蔵する微小構造物に対する信頼性の高い振動特性評価を行うため,非接触レーザー加振/計測システムを構築し,マイクロスマートカンチレバーの振動特性評価を行った.(2)レーザー加振による高周波振動計測技術を用いた高感度ヘルスモニタリングシステムについて検討した.(3)パルスレーザー/レーザードップラー振動計を用いた非接触加振・振動計測技術により,システムの実稼動時振動計測を可能とする技術を開発した.(4)高出力Nd:YAGパルスレーザーによりレーザーブレイクダウンを発生させ,これにより生成された理想的な点音源を用いた音響加振システムを開発した.(5)レーザー被照射部に微小量の水滴を付着することで,レーザー加振における加振力の大きさをパッシブに制御する手法を検討した.近年のハードディスクドライブ等の情報機器の小型化かつ大容量化,MEMS技術による多機能センサの高精度化の要求を満たすためには,数十kHz程度の高周波数帯域に固有振動数を有する超小型機器の振動問題を実験的に解決することが必須である.しかし,数kHz程度の低/中周波数帯域を対象とした従来の振動実験解析法では対応できない.そこで,レーザーアブレーションを用いたインパルス加振に基づくMEMS等の超小型機器のための高周波数帯域における非接触振動実験解析法を提案する.高出力Nd: YAGレーザーを被照射部にナノ秒オーダーでパルス照射しレーザーアブレーションを瞬時に発生させることで,理想的なインパルス加振入力を作用させ高周波数帯域の非接触加振を実現する.平成24年度は,(1)レーザー加振を用いた理想的な点音源による音響加振法,(2)非接触実験モード解析法を検討し,以下の結論を得た.(1)レーザーアブレーション(LA)音源による音響加振法について検討した.

計測対象音場内に設置された微小片に対して,高出力Nd: YAGレーザーをパルス照射することで,LAを発生させ,これにより生成された衝撃波を用いた音響加振システムを構築した.微小空間をLA音源により音響加振し,本手法および理論的に得られた共鳴周波数を比較・評価し,本手法の有効性を示した.(2)水中構造物の動特性を振動実験により得るために,レーザー加振を用いた非接触振動実験システムを構築した.本システムにより計測された,水中構造物の周波数応答関数(FRF)を,流体の影響を考慮したFEMにより得られたFRFと比較・評価することで,従来では困難とされてきた加振入力を水中とした際のFRF計測を実現できることを示した.また,非線形性の弱いモードを対象に実験モード解析を行ったところ,水中構造物の動特性が同定できることを示した.平成2223年度で9編の論文を公表しており,研究計画通りに進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は,当初の計画通り,レーザー加振を用いた理想的な点音源による周波数応答関数計測の実現,非接触実験モード解析法の提案を検討する.また,本研究の応用発展課題として,レーザー加振技術に基づく水中構造物の非接触振動実験についても検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
温度及びひずみ速度の影響を考慮した溶接構造用鋼の構成方程式に関する研究

鋼材の応力ひずみ構成関係はひずみ速度及び温度の影響を受けることが一般的に知られている。研究代表者らは,ひずみ速度及び温度の関数であるstrain rate-temperature parameter (R)の関数としての構成方程式を引張荷重,(室温より)低温度という条件下での実験結果より導出した。ところが,構造物には衝突などによる圧縮荷重も作用する。また高速負荷時には塑性仕事に起因する局部温度上昇が生じ,瞬間的には数100°Cの温度上昇を生じることもある。従って本研究では,研究代表者らが提案しているR値に基づいた構成方程式がより広範囲の条件下で適用できるか否かを検討した。船舶などの大型溶接構造物に用いられる溶接構造用鋼(SM400B,HT80,9%Ni鋼)及び,新たに規格化された建築材料用鋼(SN490B)を用いて,-100°C50°Cの雰囲気温度下で,任意負荷速度下での引張及び圧縮試験を実施した。これらの実験結果より,それぞれの鋼材のR値と降伏点(σ_Y)の関係及びσ_Yとひずみ硬化係数(n)の関係を調査した。その結果,上記の関係は引張,圧縮の区別なく統一的に表せることが判明した。次に,この結果を利用して引張・圧縮のそれぞれの場合について応力ひずみ関係の推定を実施し,実験結果との比較を行い,今回実験を実施した広範囲の温度,ひずみ速度下において実験結果と推定結果は良い一致を示した。以上の結果,引張・圧縮荷重の区別なく,構造物の安全性を検討するためには十分な温度範囲においては,上述の構成方程式が成立することが明らかとなった。このように,R値で材料の構成関係が規定されるので,種々の物理現象がR値を媒体にして評価できることが期待される。
モバイル環境におけるRGBDカメラを用いた３次元モデル生成と複合現実感への応用

携帯型端末の普及・性能向上、RGBDカメラの小型化・廉価化により、エンドユーザがモバイル環境で3Dデータを手軽に入手し加工できる環境が整いつつあり、3次元モデル生成の重要性が高まっている。モバイル環境におけるRGBDカメラを用いた3次元モデル生成では、省メモリ化、高精度、リアルタイム処理が必要不可欠であるが、これらすべてを満たすモデル生成技術は存在しない。本研究課題では、携帯型端末に搭載されたRGBDカメラからのストリーミングデータを入力とし、リアルタイムに省メモリで3次元モデルを高精度に生成する技術を開発し、複合現実感に応用することでその有効性を示すことを目指している。平成30年度は、平成29年度にその方向への展開に見通しを得た、素早い動きがある動的な環境を対象とする3次元モデル生成を精力的に推し進めた。具体的には、スポーツをする人間などを対象に、身体を剛性を持つ部分領域に分割し、身体動作によって隣接する部分領域間での3次元表現の整合性を保持する3次元モデル表現を開発した。また、RGBDカメラからのデータはノイズを多く含んでいることを踏まえ、そのストリーミングデータの処理において、近傍の計測点との整合性を考慮することでノイズに頑健なデータ統合法を開発した。さらに、カラーカメラとデプスセンサを搭載したモバイルプラットフォームによる環境3次元計測のためのセンサ間校正手法及び、疎な環境3次元マップを利用したAR・MRにおける遮蔽処理手法の開発を行った。トラッキングや遮蔽処理などに必要となる高密度な奥行画像を生成するためにLiDARやTOFなどによって得られた疎な奥行画像を、カメラ画像によって高解像度化する手法についても検討を進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。モバイル環境におけるRGBDカメラを用いた3次元モデル生成には、省メモリ化、高精度、リアルタイム処理が必要不可欠であるが、これらすべてを満たすモデル生成技術は存在しない。平成28年度は、屋内の大規模環境の3次元モデルの実時間生成を目指して、最適あてはめ平面の効率的探索、計測データ統合の高精度化、復元環境の大規模化に伴う3次元モデルのひずみを抑える位置合せとデータ統合、に取り組んだ。その結果、入力のストリーミングデータを時系列に小セグメントに分割し、各セグメントごとに独立に3次元局所モデルを生成し、モデルひずみを抑えつつ局所モデルを統合して大局モデルを生成する手法を開発した。この手法では、平面領域の集合で3次元モデルを表現し、実時間(2025fps)での高精度な3次元モデル生成を実現している。実験によって、図書室(およそ60m x 5m x 2.5mの規模)の3次元モデル化を実証した。また、屋外AR・MRにおいて位置姿勢推定、遮蔽処理に必要となる周辺環境の3次元デジタルデータを取得するため、モバイルプラットフォームにLiDARおよび全方位カメラを搭載した高精度、高密度計測システムを開発した。また移動しながら撮影した連続全方位映像からシーンの奥行きを推定し、さらにユーザに指定された物体をシーン映像中から除去する手法を開発した。平成28年度に予定していた研究項目に対して、おおむね当初の見込み通りの研究成果を上げている。なお、3次元モデル表現に関しては、当初の予定を修正するアプローチの方が柔軟性があり、動的環境にも対応可能であるとの見通しを得、3次元モデル表現に関する新たな展開を見出すことができた。平成29年度は、3次元モデル表現のための入力点群の効率的な領域分割、動的環境に対応した3次元モデル表現、および、複合現実感への応用、に取り組んだ。その結果、計測された3次元点群の幾何情報と色情報をバランスよく利用した高速な領域分割手法を開発した。そして、それによって分割した領域ごとに平成28年度に開発した3次元モデル表現を採用することで、身体動作といった動的環境でも効率的に3次元モデルを生成することができるようになった。また、RGBDカメラ映像による密な狭範囲3次元モデルと全方位カメラ映像による疎な広範囲3次元モデルを統合することで、実環境の照明条件と3次元形状を推定し、仮想物体を実環境にレンダリングする実時間システムを構築し、生成した3次元モデルの複合現実感への応用の有効性を示した。さらに屋外環境への拡張のために、3次元モデル生成およびカメラ位置姿勢推定のための2枚の連続画像を入力とするオプティカルフローおよびデプスマップの実時間同時推定手法を開発した。