hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多元計算解剖学の生体医工学における学術展開

本年度は最終年度として、データの収集、最終評価を行った。(1)多元計算解剖モデルの実環境適用に有効な術中局所情報の取得:これまで開発してきた術中鉗子操作力鉗子の精度向上、電気メスによるノイズ検証、を行った。鉗子操作力計測では、自重を含めた力算出モデルの構築とキャリブレーションにより、軸に垂直方向では、+0.2±2.2 gfの誤差で計測が可能であった。In vivo評価においても術者の自然な操作での計測が可能であった。また、電気メスの使用が鉗子型計測デバイスに及ぼす影響を定量的に評価した。ブタの肝臓を用いて電気メスからの距離と電気メスの出力を変えながら実験を行った結果、グリッパでの計測が最も電気メスの影響が少なかった。電気メス使用時の計測時のみ、グリッパでの計測を補助として使用することも可能であると考えられる。(2)術中局所情報と計算解剖モデルの統合による患者固有の多元計算解剖情報の構築:A03-2と協力し、剖検膵の圧縮試験を前年度に引き続き実施した。17サンプルで実験を行い、力学パラメータの導出を行った。膵液漏評価システムにおいては、小型圧縮装置と蛍光計測システムを統合し、in vivo実験を行った。小型圧縮装置を利用したブタ膵臓圧縮時の膵液漏は観察されなかったが、人為的に膵液漏を発生させたとき、膵液による蛍光が観察され、術中利用可能性が示唆された。(3)多元計算解剖情報に基づく手術支援ロボットの制御法の開発:カメラ画像に基づく手術ナビゲーションシステムと駆動範囲制御型骨切りロボットを統合した。特に本年度は光学式位置計測装置を用いず、術野カメラのみでナビゲーションシステムとロボットの統合を行い高精度な位置決めを実現した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度は、大腸外科手術支援システム、膵臓に対するステープラー治療、口腔外科用ロボットを対象とし、主として(1)多元計算解剖モデルの実環境適用に有効な術中局所情報の取得、(2)手術支援ロボットの開発、を行った。大腸外科手術支援システムにおいては、超音波プローブを体内に挿入し内視鏡下でスキャンすることで、術中の血管位置取得および形状再構築を行い、さらにこれと術前CTと統合することにより術者に詳細な血管位置情報を提示する手法を提案した。特に、高価な三次元位置計測装置を用いずに超音波プローブの位置姿勢を計測可能とするために、プローブにドットマーカを取り付け、三次元内視鏡画像による位置計測および三次元血管モデル構築をおこkなう手法を提案した。ファントムを用い超音波による血管構築精度評価を行った結果、10mmの血管に対し、9.2±0.2mmとなった。ブタによる血管構築実験を行った結果、部分的に血管の構築が可能であった。膵臓ステープラー装置に関しては、圧縮速度がコントロール可能であり、圧縮時の組織へかかる力が計測可能なステープラー装置を開発した。またブタ摘出臓器を用い、膵液損傷の原因となる膵液漏の病理組織やMRIによる評価手法の検討を行った。口腔外科用ロボットとしては、顎変形症に対する骨切り術を対象とし、駆動範囲制限機構を提案した。これは術前の患者個人の解剖情報を元に、危険部位への駆動を制限した駆動範囲モデルを三次元プリンタにより作成し、駆動範囲を機構的に制限するものである。開発したシステムに対し、駆動制限能力評価および位置決め精度評価を行った結果、誤差の最大値は1.7mmであった。(1)多元計算解剖モデルの実環境適応に有効な術中情報の取得:手術中の作用力計測のため、腹腔鏡下手術用長鉗子に歪ゲージを取り付けた力計測鉗子を開発した。歪ゲージを特殊な配置とすることで、鉗子の2方向の曲げ力、鉗子軸方向の圧縮力、把持力を独立に計測可能とした。さらに内視鏡画像上での鉗子の位置姿勢計測を行い、内視鏡画像座標系での作用力を計測可能とした。本鉗子を用いて術野展開時の術者の鉗子操作の評価を行った。(2)術中局所情報と計算解剖モデルの統合による患者固有の多元計算解剖情報の構築:超音波による術中情報と術中X線CT画像との統合による大腸外科手術支援ナビゲーションシステムにおいて、in vivo実験によるシステム検証を行った。また体位変化による術前術中の変形評価を行った。対象臓器に対して有効的なロボットコントロールを行うために、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)を用いた内視鏡と腫瘍との相対位置関係計測システムを開発と評価を行った。(3)多元計算解剖情報に基づく手術支援ロボットの制御法の開発:膵臓外科術用ステープラーデバイスの制御法として、膵臓圧縮時の膵臓内圧計測および病理画像による膵臓損傷評価を行った。膵臓内圧評価においては、表面近くでの圧力上昇が見られ、膵液漏との関係が示唆された。口腔外科手術支援ロボットにおいては、駆動制限を有する安全な骨切除ロボットシステムを開発し、精度評価を行った。(4)各開発要素の評価:生体摘出組織およびin vivo実験による評価のための環境構築を行った。摘出組織の物性値が計測可能な圧縮試験装置の開発を行った。年度初めに交付申請書にて計画した目的を概ね実施できたため。また、他の計画班および公募班との共同研究も順調に進んでいるため。

(1)多元計算解剖モデルの実環境適用に有効な術中局所情報の取得:SnakesとLocal Phaseを用いた新しい血管領域か抽出手法を提案し、術中環境にて取得したブタ腸骨動脈の超音波画像からの血管抽出精度評価を行った。手動にて抽出した領域とのDice Similarity Coefficientを評価した結果、高精度での抽出が可能であった。また体位変換(頭低位)と気腹によるブタ腸骨動脈変形評価を行った結果、1mm3mm程度の血管分岐部の移動が計測された。術中作用力評価については腹腔鏡下手術中における、術者・助手鉗子合計4本の、鉗子位置姿勢及び力を計測可能なシステムの構築を行った。(2)術中局所情報と計算解剖モデルの統合による患者固有の多元計算解剖情報の構築:病理画像・蛍光画像と圧縮試験を組み合わせた圧縮システムの開発を行った。病理画像と用いる試験機では、マイコン制御によるコンパクトなシステムを実現し、基礎的評価実験を行った。蛍光計測画像と圧縮システムとの統合システムにおいては、膵液に特異的に蛍光するプローブを用いて圧縮と膵液損傷評価の同時計測の可能性検討を行った。口腔外科用骨切ロボットにおいては、ロボットと手術シミュレーションを統合するナビゲーションシステムとして、カメラによる術前術中画像統合システムを開発し、精度評価を行った。また、ロボット、ナビゲーションシステムを含む複数システムの統合手法についての検討を行った。(3)多元計算解剖情報に基づく手術支援ロボットの制御法の開発:腹腔鏡下手術におけるカウンタートラクションを対象とし、術者の操作力、方向を推定する制御法の初期的検討を行った。(4)各開発要素の評価:大腸外科ナビゲーションシステムにおいてin vivo実験によるナビゲーション精度評価実験を行った。内視鏡画像と術前画像の良好な位置合わせ精度を実現した。本課題では(1)多元計算解剖モデルの実環境適用に有効な術中局所情報の取得、(2)術中局所情報と計算解剖モデルの統合による患者固有の多元計算解剖情報の構築、(3)多元計算解剖情報に基づく手術支援ロボットの制御法の開発の3つの課題について実施しているが、いずれについても、手法の提案、評価が実施できているため。術中超音波画像を用いたナビゲーションシステムにおいて、Local-phase-based snake手法を提案し、大腸外科手術を対象として腸骨動脈の輪郭抽出精度を検証したところ、手動による抽出から誤差2.86±0.60pixelと高い精度を実現した。また本手法を用いて動物実験にて評価し、高いナビゲーション精度を得た。鉗子操作における、術者の操作力計測および制御法への展開については、把持時に鉗子全体にかかる負荷を計測する為、既存の鉗子ボディでの計測に加え、手で握るグリップでの負荷(ひずみゲージ使用)、グリップの回転角度(ポテンショメータの埋め込み)を計測した。非目視時の把持と対象物の硬さが分からない時の時系列での負荷の変化が観察出来た。また、組織切開の簡易的な力学モデルを作成した。膵体尾切除術用ステープラー制御に関しては、圧縮による膵臓への影響を調べる為、昨年度開発した計測機器を用いてヒト膵臓(検体)の粘弾性を計測した。4件検体(10か所)で計測した結果、圧縮率と応力での相関関係が確認出来た(応力/圧縮率=2MPa)。
マンガン鉱石による溶鋼の精錬に関する研究

鋼にとってマンガンは有用な成分であることから,安価なマンガン源としてマンガン鉱石が注目されてきている.このマンガン鉱石をより有効に使うために,溶鋼処理時にマンガンの回収と同時に鋼中の有害な不純物の除去ができないかということに着目し,酸化マンガンによる溶鉄の同時脱りん脱硫反応について調べた.方法としては,アルゴン気流中で1600°C程度に保持した溶鉄上にCaF_2-CaO-Al_2O_3-Mn_3O_4系フラックスを添加し,適当な間隔で鉄試料を採取した.これらの試料のマンガン,りん,硫黄および酸素を分析し,反応速度の解析を行なった.また,実験後のフラックス試料の分析も行い,フラックスの脱りん脱硫能力を調べた.その結果,以下の事がわかった.1)溶鉄の脱りん,脱硫反応と同時に,フラックスから溶鉄へのマンガンの移行反応および酸素分配反応が起こっていた.これらの反応は短時間で平衡に達していた.2)フラックスのフォスフェイト・キャパシティおよびサルファイド・キャパシティを算出し,酸化マンガンを含むフラックスにより溶鉄の同時脱りん脱硫が可能であることが解った.3)物質移動律速を仮定した反応速度解析の結果,溶鉄-フラックス間で硫黄あるいは酸素の移行が速い場合,反応初期においてすべての物質の反応速度が促進された.界面撹乱の発生が考えられる.4)しかしながら,モデル計算によれば,実操業の規模では短時間での脱りん脱硫処理は期待できず,機械的な撹拌が必要であることを明らかにした.鋼にとってマンガンは有用な成分であることから,安価なマンガン源としてマンガン鉱石が注目されてきている.このマンガン鉱石をより有効に使うために,溶鋼処理時にマンガンの回収と同時に鋼中の有害な不純物の除去ができないかということに着目し,酸化マンガンによる溶鉄の同時脱りん脱硫反応について調べた.方法としては,アルゴン気流中で1600°C程度に保持した溶鉄上にCaF_2-CaO-Al_2O_3-Mn_3O_4系フラックスを添加し,適当な間隔で鉄試料を採取した.これらの試料のマンガン,りん,硫黄および酸素を分析し,反応速度の解析を行なった.また,実験後のフラックス試料の分析も行い,フラックスの脱りん脱硫能力を調べた.その結果,以下の事がわかった.1)溶鉄の脱りん,脱硫反応と同時に,フラックスから溶鉄へのマンガンの移行反応および酸素分配反応が起こっていた.これらの反応は短時間で平衡に達していた.2)フラックスのフォスフェイト・キャパシティおよびサルファイド・キャパシティを算出し,酸化マンガンを含むフラックスにより溶鉄の同時脱りん脱硫が可能であることが解った.3)物質移動律速を仮定した反応速度解析の結果,溶鉄-フラックス間で硫黄あるいは酸素の移行が速い場合,反応初期においてすべての物質の反応速度が促進された.界面撹乱の発生が考えられる.4)しかしながら,モデル計算によれば,実操業の規模では短時間での脱りん脱硫処理は期待できず,機械的な撹拌が必要であることを明らかにした.精錬行程へのマンガン鉱石の適用を想定して,酸化マンガンを含むフラックスによる溶鋼の脱りん脱硫反応を調べた。一回の実験で,200gの鉄試料,20gのフラックス試料を使用した.まず基礎実験として,1600°Cで,0.1%の硫黄を含有する溶鉄上にCaF_2ーCaOーAl_2O_3フラックスおよびCaF_2ーCaOーAl_2O_3ー3.6%Mn_3O_4フラックスを溶触状態で添加して実験を行い,両者を比較した.ふたつの実験の脱硫率はそれぞれ40%,33%であった.一般に,脱硫反応は酸素ポテンシャルが低いほど進行しやすいと考えられる.酸化マンガンを含むフラックスは酸素ポテンシャルが高いために低い脱硫率となったものと思われる.次に,同時脱りん脱硫実験を行った.1600°Cでの実験には炉本体に不都合があり,発熱体と炉芯管に寿命低下が見られたので,実験温度は1560°Cとした.0.1%の硫黄および0.1%のりんを含有する溶鉄に3.6%,7.9%,17.4%のMn_3O_4を含むCaF_2ーCaOーAl_2O_3ーMn_3O_4フラックスを添加した.3.6%のMn_3O_4を含むフラックスによる同時脱りん脱硫実験においては,同じフラックスによる脱硫のみの実験に比べて,脱硫率は33%から44%へと増大した.これは,同時に起こる脱りん反応のためにフラックスの酸素ポテンシャルが低下したことによるものであろう.しかしながら,7.9%あるいは17.4%のMn_3O_4を含有するフラックスを使用した場合,脱硫率は30%程度へと低下した.脱りん率は3.6%のMn_3O_4を含むフラックスの場合77%で,7.9%,17.4%Mn_3O_4フラックスの場合90%近い高いレベルを確保できた.フラックス中のMn_3O_4含有量が多いほど,溶鉄へのMnの回収量は増大した.鋼にとってマンガンは有用な成分であることから,安価なマンガン源としてマンガン鉱石が注目されてきている.

このマンガン鉱石をより有効に使うために,溶鋼処理時にマンガンの回収と同時に鋼中の有害な不純物の除去ができないかということに着目し,昨年度より酸化マンガンによる溶鉄の同時脱りん脱硫反応について調べてきた.昨年は,いくつかの脱硫実験と同時脱りん脱硫実験を行い,CaF_2-CaO-Al_2O_3-Mn_3O_4系フラックスにより脱りん,脱硫と同時にフラックスから溶鉄へのマンガンの回収が可能であることがわかった.今年度は,昨年の結果をもとに平衡到達後のフラックスのフォスフェイト・キャパシティ,サルファイド・キャパシティの算出と検討,反応速度の解析,さらにいくつかの追加実験を行なった.その結果をいかに示す.1)フラックスのフォスフェイト・キャパシティおよびサルファイド・キャパシティを算出し,酸化マンガンを含むフラックスにより溶鉄の同時脱りん脱硫が可能であることが解った.2)物質移動律速を仮定した反応速度解析の結果,溶鉄-フラックス間で硫黄あるいは酸素の移行が速い場合,反応初期においてすべての物質の反応速度が促進された.界面撹乱の発生が考えられる.3)しかしながら,モデル計算によれば,実操業の規模では短時間での脱りん脱硫処理は期待できず,機械的な撹拌が必要であることを明らかにした.
蚕リボソームに見られる特徴的性質と翻訳効率の関連性

蚕は短期間に大量の絹タンパク質を合成することから効率的な生体内タンパク質合成(翻訳)系を保有すると考えられ、この性質が翻訳反応の中核を担うリボソームの性質に強く依存すると推測される。事実、翻訳の速度に直結する翻訳伸長因子依存GTP加水分解反応に関連するGTPaseドメインにおいて、全生物にて普遍的に保存された塩基が蚕において変化していることが明らかとなっている(U1094CとA1098G:大腸菌の塩基番号に従う)。この塩基置換が蚕の効率的翻訳能を導く一要因であると考え、蚕GTPaseドメインに特異的に結合する新規因子を蚕細胞上清より探索した。5齢5日目の家蚕から摘出した後部絹糸腺の細胞抽出液を材料とし、蚕GTPaseドメインを含む32P標識RNA断片を用いたゲルシフトアッセイより結合因子を探索した。比較対象としてラットGTPaseドメインを用いた。その結果、絹糸腺細胞抽出液の200,000×g上清(S200画分)に蚕特異的に結合する成分の存在が確認された。S200画分を硫安分画、DEAEカラムクロマトグラフィーおよびDEAE-5PWを用いたHPLCより分画したところ、分子量約50kDaのタンパク質が新規結合因子であると推測された。結合様式は不明であるが、蚕の特異的塩基配列もしくはそれに起因するRNA高次構造を認識していると考えられる。また、このタンパク質はリン酸化修飾が施されていることが明らかとなり、GTPaseドメインへの結合を介して翻訳の制御に関連している可能性が示唆された。蚕の翻訳機能に及ぼす50kDaタンパク質の影響が明確化された暁には、蚕の効率的タンパク質合成能を分子レベルで解き明かす糸口となり、蚕を利用した高効率型新規タンパク質合成系の構築をふまえた応用化が可能になると思われる。蚕が保有する効率的な生体内タンパク質合成(翻訳)能力がリボソームの性質に起因すると推測し、蚕リボソームの生化学的解析を行った結果、全生物を通じて高度に保存される28S rRNA中のGTPaseドメインの一部の塩基が変化していることが明らかとなっている(U1094CとA1098G:大腸菌の塩基番号に従う)、この領域は翻訳の速度に直結する翻訳因子依存のGTP加水分解反応に関与することから、この塩基置換が蚕の効率的な翻訳能力の要因であると考え、C1094/G1098を大腸菌rRNAに導入した変異型大腸菌リボソームを作製し、そのリボソーム機能の解析を試みた。使用した大腸菌rRNA発現用プラスミドには、ストレプトアビジンに特異的に結合するRNA配列が23S rRNAの進化的に保存性の低い領域(Helix25)に挿入してあり、このプラスミドを形質転換した大腸菌株(DH-5)を、P_Lプロモーター制御下で培養温度をシフト(30°Cから42°C)することによりプラスミドからのリボソームの発現を誘導した。大腸菌染色体中には7つのrRNAオペロンが存在するため、菌体内のリボソームは、染色体に由来するリボソームと、ストレプトアビジン結合タグが付加したプラスミドに由来する変異型リボソームの混合状態となる。大腸菌より抽出した混合リボソームサンプルをストレプトアビジン固定化カラムによるアフィニティ精製を行うことにより、プラスミド由来のリボソームのみを単離することに成功した。得られた蚕型塩基置換を保持した大腸菌リボソームは野生型と同様のタンパク質成分で構成されていることが確認された。また、翻訳伸長因子に依存するリボソーム機能は、野生型の3-4割の活性を示し、蚕型配列は翻訳効率を高めるというよりはむしろ制御に関与していることが示唆された。現在翻訳過程全体におよぼす影響を解析中である。

蚕の翻訳機能に及ぼす50kDaタンパク質の影響が明確化された暁には、蚕の効率的タンパク質合成能を分子レベルで解き明かす糸口となり、蚕を利用した高効率型新規タンパク質合成系の構築をふまえた応用化が可能になると思われる。
非線形粘性ダンパーを設置した多自由度構造体の確率統計的風応答解析手法

本研究の目的はモンテカルロシミュレーションを用いて風外力を受けている非線形構造物の解析を行うことである。低い周波数成分の有するエネルギーにより、シミュレートを行うためには長い継続時間が必要となり、データを大量に作成するには非常に多くの時間がかかることになる。したがって数値計算のためのアルゴリズムの効率性が重要となる。数値計算の効率性を正確性と計算速度でもっとも計算負荷に影響が強いのが風外力を算出するところです。研究では2009年と2010年に発表された最近の研究成果に基づいた新たなシミュレーションアルゴリズムの実用化に重点を置いて進めてきて、目標とするパワースペクトル密度関数と風速のプロファイルは分数計算法を用いて高い精度を維持しながら生成できることが実証された。効率的に風荷重を作成するためのH-Fractional Spectral Moment decomposition methodを検証し開発した。H-Fractional Spectral Momentはガウスホワイトのイズとターゲットとする確率過程の間の伝達関数の分数の積分として定義される。目標とするパワースペクトル密度は他の研究者によって提案されている分析的表現を参考に設定し、風外力はH-SFMによって重み付けされたホワイトノイズの分数積分の時系列として表現されることになる。本研究で用いるシミュレーションは以下の順番に沿って行う。1)H-FSMは与えられたスペクトルによる計算と格納2)ホワイトノイズの分数積分の評価に必要なな係数行列の構成3)ガウスホワイトのイズプロセスの増分ベクトルはソフトウェアMatlab環境に実装されている基本的なサブルーチンを利用して生成され、適切な構成行列に乗じて統合し、あらかじめ保存されたH-FSMによって重み付けを行う。この解析方法の精度は解析し、解析過程に関連するパラメータに対する鋭敏性についても自己相関関数法による結果と比較することで妥当性も検証した。本研究の主な目的は風荷重を受ける多自由度構造物における最適な粘性ダンパーの配置を決定するための新たな手法について検討することである。これまで,エネルギー吸収装置によるパッシブな振動制御は多く行われている。近年,地震力および風力に対する構造物の応答を低減させため粘性ダンパーが多く適用されているが,粘性ダンパーを有する構造物の風荷重に関する解析は,ダンパーおよび風圧の非線形性により,いくつかの問題点が指摘されている。また,3次元の有限要素法により外力およびダンパーの配置を考慮した多様なケースが検討されているが,計算に多くの時間と労力が必要となる。しかし,風速分布は本質的に統計的性質を有しており,これまでにターゲットとするパワースペクトルを有する風速分布をシミュレートするいくつかのモデルが提案されている。そこで,本研究では風力に対する粘性ダンパーの解析において統計解析を用いる。また,地震荷重に対して粘性ダンパーの最近の知見をベースとして,斜長橋と高層建物を研究対象として,多自由度構造物における最適な粘性ダンパーの配置を決定するための新たな手法の検討を行う。平成21年度は11月から研究期間が開始し,実質4カ月程度の研究実施期間であったため,下記の2項目に関して重点的に研究を実施した。1項目目として,建築物,長大橋梁へ適用されている粘性ダンパーのモデリング,粘性ダンパーを有する構造物の風応答および地震応答解析,風荷重の確率統計的シミュレーション,非線形性を有する構造物の風応答解析などに関する既往研究の文献調査および問題点の検証を行った。また,2項目目として,モンテカルロシミュレーションより得られた風荷重を受ける,粘性ダンパーを有する1自由度系構造物の応答に関する確率特性の把握,風速のARCアルゴリズムまたはfractional calculusによるシミュレーションの検討を行った。本研究の目的は風外力を受けたときの非線形構造物の挙動を明らかにすることである。昨年度は構造物の風外力に対する応答を広範囲のパラメータにおいて明らかにしてきた。本研究では、風外力の特性ゆえに決定論的解析は一般的には適切ではないため、風速変動の確率モデルを構築する方法を用いる。このような場合に多く用いられているのがモンテカルロシミュレーションであり、そのシミュレーションの効率性は風荷重を数値的に作成するために用いられる方法論に厳密に関係している。風外力の場合はその低周波数エネルギー成分ゆえにデータは長時間分が必要となり、そのために本シミュレーションで用いるアルゴリズムの効率化が急務である。本年度は、2009年と2011年に公開された研究に基づくCottoneとDi Paolaにより提案された新しいシミュレーションアルゴリズムに注目してきた。このアルゴリズムはH-Fractional Spectral Method (H-FSM)分解として示される定常ガウシアン過程を用いたいままでにない表記に基づいたものである。基・規準に示されている、あるいは他の研究者により文献で報告されている目標パワースペクトラム密度関数を持つ風荷重を作成するための方法の実用的な導入に主眼を置いて進めてきた。特にこの研究の目的は自己回帰法や、篠塚による方法のような波形重畳に基づいた方法などといった従来の方法と比較することで本方法の精度、計算能率などを明らかにしていくことである。アルゴリズムに含まれるパラメータを種々かえたときの精度や効率性の比較研究についてはいままでに1変量プロセスに対して行ってきており、現在多変量プロセスへの拡張を行っているところである。1変量プロセスへの検討の結果は以下の論文に示されている。また多変量プロセスに関連した結果については以下の論文で公表している。

低い周波数成分の有するエネルギーにより、シミュレートを行うためには長い継続時間が必要となり、データを大量に作成するには非常に多くの時間がかかることになる。したがって数値計算のためのアルゴリズムの効率性が重要となる。数値計算の効率性を正確性と計算速度でもっとも計算負荷に影響が強いのが風外力を算出するところです。研究では2009年と2010年に発表された最近の研究成果に基づいた新たなシミュレーションアルゴリズムの実用化に重点を置いて進めてきて、目標とするパワースペクトル密度関数と風速のプロファイルは分数計算法を用いて高い精度を維持しながら生成できることが実証された。効率的に風荷重を作成するためのH-Fractional Spectral Moment decomposition methodを検証し開発した。H-Fractional Spectral Momentはガウスホワイトのイズとターゲットとする確率過程の間の伝達関数の分数の積分として定義される。目標とするパワースペクトル密度は他の研究者によって提案されている分析的表現を参考に設定し、風外力はH-SFMによって重み付けされたホワイトノイズの分数積分の時系列として表現されることになる。本研究で用いるシミュレーションは以下の順番に沿って行う。1)H-FSMは与えられたスペクトルによる計算と格納2)ホワイトノイズの分数積分の評価に必要なな係数行列の構成3)ガウスホワイトのイズプロセスの増分ベクトルはソフトウェアMatlab環境に実装されている基本的なサブルーチンを利用して生成され、適切な構成行列に乗じて統合し、あらかじめ保存されたH-FSMによって重み付けを行う。この解析方法の精度は解析し、解析過程に関連するパラメータに対する鋭敏性についても自己相関関数法による結果と比較することで妥当性も検証した。
フルオラス相互作用を用いる機能性糖鎖デバイスの構築

フルオロアルキル鎖を有する糖鎖化合物を合成し、細胞を用いて効率的に糖鎖伸長させた後にフッ素材料に固定化し、インフルエンザウイルスによる認識を検討した。ウイルスによる認識にはオリゴエチレンオキシドのスペーサーが必要であることを見出し、スペーサーを有するフッ素化オリゴ糖を細胞によって合成し、固定化した糖鎖にインフルエンザウイルスが選択的に吸着することを確認した。(1)フッ素原子を有する糖鎖プライマー(フルオラスプライマー)の合成フッ素を含む長鎖アルコールとしては、パーフルオロヘキシルヘキサノールやパーフルオロデシルエタノール、パーフルオロオクチルブタノール、パーフルオロオクチルプロパノール、パーフルオロオクチルエタノールを用いて、オクタアセチルラクトースとのグリコシル化によりフッ素を含む糖鎖プライマーを合成した。これらの含フッ素アルコールに細胞膜の疎水性部分と親和性があることが細胞膜を通過する際の必須条件となるが、水溶液中では、フルオラス化合物と疎水性化合物は水の水素結合ネットワークから逃れ、集合する傾向にある。フルオラス層を形成しないような条件にすれば、フッ素を含む糖鎖プライマーは細胞膜に突き刺さっていくと考えられる。フルオラス層を形成しないような条件とは、フッ素化合物が集合していない状態のことを指すのであるから、この場合には、フッ素を含む糖鎖プライマーが培地に溶解していて、しかもミセルを形成しない濃度(臨界ミセル濃度以下)であればよいことになる。本研究では、フッ素を含む糖鎖プライマーの臨界ミセル濃度を測定した。その結果、フッ素を含む糖鎖プライマーの臨海ミセル濃度は10-20μMであり、細胞に投与する濃度ではミセル形成が起こっていると考えられる。但し、系中には単量体も存在するため、この単量体が細胞膜に突き刺さっていくと考えられる。このことを裏付けるため、フッ素を含む糖鎖プライマーとフッ素を含まない糖鎖プライマーとの混合物の水溶液の表面張力を測定することにより、フッ素を含む糖鎖プライマーが細胞膜と親和性があることを見出した。(2)フルオラスプライマーへの糖鎖伸長反応パーフルオロヘキシルヘキサノール(C6F13C6H12OH)およびパーフルオロデシルエタノール(C10F21C2H4OH)とグルコース、ガラクトース、ラクトースから合成される(βグリコシド結合した)6種類の糖鎖プライマーを用いて、B16メラノーマ細胞に対する細胞毒性、糖鎖プライマーの細胞内取り込み、糖鎖伸長反応などについて調べた。また、各フルオラスプライマーの細胞毒性について詳細に調べ、細胞毒性の原因として、細胞膜との相互作用などを物理化学的な立場から検討した。(3)フルオラスタグを有するグリコシドの溶解性の検討本研究における抽出では、酢酸エチルを用いて原料であるフルオラスプライマーを除いた後、パーフルオロブチルエタノールにより糖鎖伸長しかフルオラスプライマー(生成物)を抽出することに成功した。また、逆相クロマトグラフィーによる分離にも成功した。(4)フルオラスタグを有するグリコシドのフルオラス材料への固定化市販のフッ素化材料へのフルオラスタグ付きオリゴ糖の固定化を行った。(1)フッ素原子を有する糖鎖プライマー(フルオラスプライマー)の合成フッ素を含む糖鎖プライマーの臨界ミセル濃度を測定した。その結果、フルオロメチレン基の疎水性はメチレン基の約1.5倍程度であることを発見した。また、各フルオラスプライマーのリポソームへの導入について詳細に調べ、リポソーム膜との相互作用などを物理化学的な立場から検討した。(3)フルオラスタグを有するグリコシドの溶解性の検討本研究における抽出では、酢酸エチルを用いて原料であるフルオラスプライマーを除いた後、パーフルオロブチルエタノールにより糖鎖伸長したフルオラスプライマー(生成物)を抽出することに成功した。(4)フルオラスタグを有するグリコシドのフルオラス材料への固定化市販のフルオラス材料へのフルオラスタグ付きオリゴ糖の固定化を行った。

フルオラス基質への非特異的な吸着を抑えるため、また、糖鎖とタンパク質との相互作用の場を作るために、フルオロアルキル鎖と糖鎖の間にポリエチレングリコールオリゴマーのスペーサーを導入した糖鎖プライマーを合成した。アセチル化ラクトースのイミデート体と3-(パーフルオロオクチル)プロピルPEGPEGOH(或いは、3-(パーフルオロオクチル)プロピルPEGPEGPEGPEGPEGOH)を用い、三フッ化ホウ素エーテル錯体を触媒としてグリコシル化反応を行った。反応終了後、シリカゲルクロマトグラフィーによる精製により得られたアセチル保護体を、ナトリウムメトキシドを用いて脱保護し、PEGのダイマーおよびペンタマーをスペーサーとするフルオラス糖鎖プライマーを得た。これらのフルオラス糖鎖プライマーをB16メラノーマ細胞やBHK-21(C-13)細胞の培地中に投与することによって、シアル酸が転移したフルオラス糖鎖化合物が得られた。得られたSiaα2→3Lac-O-PEG2-C3H6-C8F17を用い、レクチンやインフルエンザウイルスの相互作用評価をドットプロット法で行った。レクチンによる相互作用評価の実験方法を以下に示す。Siaα2→3Lac-O-PEG2-C3H6-C8F17(in MeOH/PBS=1/9、0.8mM)、LacO-PEG2-C3H6-C8F17(inMeOH、0.1mM)、PEG2-C3H6-C8F17(inMeOH、0.1mM)、の3種類の溶液をそれぞれ5mLずつ、ポリテトラフルオロエチレンフィルター(ダイキン製)上にのせ、乾燥した後、BSA(牛血清アルブミン)でブロッキングをし、(GM3を認識する)MAMレクチンと作用させ検出を行った。この時、Siaα2→3Lac-O-PEG2-C3H6-C8F17のみが選択的に認識した。一方、インフルエンザウイルスを用いる相互作用評価の実験では、Siaα2→3Lac-O-PEG2-C3H6-C8F17(inMeOH、0.20mM、0.05mM)、LacO-PEG2-C3H6-C8F17(inMeOH、0.20mM、0.05mM)の4種類の溶液を、レクチンの相互評価実験と同様、ポリテトラフルオロエチレンフィルター上に固定化、ブロッキングをし、インフルエンザウイルスA/duck/Pennsylvania/10218/84と作用させ、検出を行った。この時、Siaα2→3Lac-O-PEG2-C3H6-C8F17のみに選択的なウイルス吸着が検出された。
環境・職業ガンの遺伝子解析

平成12、3年度は以前から行われていた研究の継続ならびに全面的な改良によるやり直しを行った。研究内容は以下の通りである。アスベスト曝露により発症した悪性胸膜中皮腫患者集団を、長年にわたり治療かつ経過観察してきた医療機関と密接に連絡を取ることにより、これらの集団から発症した同腫瘍の組織を得た。組織提供医より曝露歴をはじめとする患者情報を収集した。これらの組織を用いて遺伝子解析を行った。具体的には、まずアスベスト曝露により発症した悪性胸膜中皮腫症例のパラフィン包埋切片より、フェノール・クロロフォルム法によってDNAを抽出し、RCP法を用いてp53癌抑制遺伝子およびHa-、Ki-ras癌遺伝子部位DNAを増幅した。その後、突然変異の有無をSSCP法および自動シークエンサーを用いて塩基配列を直接決定することにより検出した。結果は12例のアメリカ人症例中1例にp53遺伝子の変異が認められ、1例にp53遺伝子の多型が認められた。Ha-ras、Ki-ras遺伝子には変異が認められなかった。さらに、同腫瘍の遺伝子解析はこれ以外の遺伝子に対しての解析も行うべくして、本研究の実績を元に新たな腫瘍組織および患者情報の入手の交渉を行い、医療機関の了解を得られた。本件の解析は本補助金の交付は今年度で終了するが来年度に行う予定であるまた、職業性膀胱癌に対する同様の研究であるが、遺伝子解析の結果が安定せず、現在も継続中である。本年度は、まずアスベスト暴露により発症した悪性胸膜中皮腫患者より得られたパラフィン包埋組織およびアゾ染料曝露により発症した膀胱癌症例のパラフィン包埋組織をそれぞれの医療機関より得ることができた。さらに、それぞれの医療機関の主治医から病歴録等の医療情報の供覧許可を得、各患者の暴露歴を含む情報を収集することができた。悪性胸膜中皮腫症例の結果はp53、ras遺伝子ともほとんどが陰性所見であったが、唯一変異が認められたp53遺伝子変異症例はヘビースモカーであった。また、今までのp53遺伝子に変異が認められた悪性胸膜中皮腫症例の大半において、本症例を含み一般的にp53遺伝子多く認められる部位、パターン等異なっている可能性が示唆された。この知見は現在原著論文としてまとめ英文誌に投稿中である。一方、膀胱癌症例の方は現在解析を開始したところであり、来年度も解析を継続していく予定である。また、さらに来年度は新たにアスベスト関連腫瘍症例の更なる収集と他の種類の遺伝子解析を行っていく予定にしている。
軸索コンパートメントにおけるスクラップ&ビルド

神経細胞の軸索起始部(axon initial segment, AIS)は神経活動の生成部位であり、この分布が適切に形成・維持されることが脳神経回路の正常な動作に必要不可欠である。近年,このAIS分布の決定過程には,発達期の神経活動に依存した分布再編が関わることが分かってきた.従って、本研究では,脳幹の聴覚神経回路を対象に,このAIS分布の再編過程を聴覚入力との関連で調べることで,AISでの活動依存的構造再編の分子機構を明らかにする.神経細胞の軸索起始部(axon initial segment, AIS)は神経活動の生成部位であり、この分布が適切に形成・維持されることが脳神経回路の正常な動作に必要不可欠である。近年,このAIS分布の決定過程には,発達期の神経活動に依存した分布再編が関わることが分かってきた.従って、本研究では,脳幹の聴覚神経回路を対象に,このAIS分布の再編過程を聴覚入力との関連で調べることで,AISでの活動依存的構造再編の分子機構を明らかにする.
ｐ５３を制御する新規長鎖ノンコーディングＲＮＡの機能解析

本研究では、最近申請者らが網羅的解析によって同定した長鎖ノンコーディングRNA、POLOP(Positive regulator lncRNA of p53)の機能を解明することを目的とした。本研究の結果、POLOPはヒト骨肉腫細胞で高発現していることが明らかとなった。また、POLOPは抗ガン剤(エトポシド)添加や活性型H-RAS変異体の過剰発現により、発現誘導されることが分かった。さらにPOLOPをノックダウンすると、ヒト骨肉腫細胞の増殖が顕著に抑制されることが明らかとなった。これらの結果から、POLOPは、骨肉腫細胞の増殖を促進する機能があることが示唆された。近年、超高解像度タイリングアレイ解析や哺乳類トランスクリプトーム解析の結果、膨大な数の長鎖ノンコーディングRNA(long noncoding RNA: lncRNA)が存在することが明らかとなった。いくつかのlncRNAについては、細胞制御において重要な役割を担っていることが明らかとなってきた。しかし、その他大部分のlncRNAの機能は未だ不明である。最近申請者は、網羅的解析によって同定した新規lncRNAの一つが、癌抑制遺伝子p53のタンパク質を安定化させる機能を持つことを見出した(POLOPと命名)。そこで、本研究ではPOLOPの生理機能を解明し、さらにその作用機序を明らかとすることを目的とした。本研究では、まずPOLOPの発現解析を行った。その結果、POLOPは正常細胞と比較してヒト骨肉腫細胞で高発現していることが明らかとなった。また、がん化シグナル(活性型H-RAS変異体過剰発現)により、POLOPの発現量が増加することが明らかとなった。骨肉腫細胞におけるPOLOPの機能を解明するため、siRNAオリゴを用いたRNAi法により、POLOPの発現を抑制すると、細胞増殖が顕著に抑制されることが分かった。これらの結果から、POLOPはがん化シグナルによって活性化し、細胞増殖を促進する機能があることが示唆された。本研究によってlncRNAとがん化との関連が示唆されたことから、将来的にはPOLOP等のlncRNAを指標とした癌診断マーカーの開発や抗がん剤開発等につながることが期待された。近年の大規模な哺乳類トランスクリプトーム解析の結果、膨大な数の長鎖ノンコーディングRNA(long noncoding RNA: lncRNA)が存在することが明らかとなったが、その機能は不明であった。しかし、ここ数年の申請者を含む複数のグループの研究によって、いくつかのlncRNAが細胞制御において重要な役割を担っていることが明らかとなり、脚光を浴びている。lncRNAがタンパク質安定性に寄与する例は初めてで、本研究では、POLOPによるp53タンパク質制御の作用マシナリーを解明し、さらにこの制御機構の破綻が癌化に関与するか等、POLOP発現の生理的意義を追求することを目的とした。本年度の解析により、POLOPはp53のタンパク質を安定化する機能を持つ事が明らかとなった。しかし、POLOPはp53分解に関与する各種ユビキチンリガーゼの発現調節には関与しないことから、未知のp53タンパク質調節機構に関与する可能性が示唆された。さらに本年度の解析から、POLOPはアポトーシスを制御することが分かった。本年度の解析により、POLOPのp53タンパク質調節機構の作用機序解明の突破口となるデータを得る事ができた。また、POLOPの細胞内生理機能を明らかとする事ができた。よって、研究計画はおおむね順調に進展していると考えられる。1)癌細胞の増殖・浸潤・転移におけるPOLOPの機能の解析1POLOPはp53を正に制御することから、癌抑制因子としての機能を持つ可能性が考えられる。これを検証するため、癌細胞でPOLOPをノックダウンあるいは過剰発現し、機能解析を行う。p53遺伝子が正常であるヒト肺癌細胞A549及び骨肉腫細胞U2OSに、レトロウイルスベクター(過剰発現用;pBabe-puro,ノックダウン用; pSUPERretro_puro)を用いてPOLOPを過剰発現あるいはノックダウンさせ、細胞増殖速度、細胞周期への影響を検討する。さらにPOLOP過剰発現あるいはノックダウンによる癌形質の変化を、フォーカス形成率、ソフトアガーコロニー形成能、マトリジェルを用いた転移能、ヌードマウスにおける腫瘍形成能及び転移能、腫瘍摘出後の再発頻度(予後)の解析を行い検討する。2)POLOPの標的遺伝子・タンパク質の網羅的同定1最近、一つのlncRNAが複数の標的遺伝子を持つことが報告された。従ってPOLOPもp53以外の標的を持つ可能性が考えられる。これを検証するため、POLOPの標的遺伝子・タンパク質を網羅的に探索する。

POLOPを過剰発現あるいはノックダウンした細胞とコントロール細胞からmRNAとタンパク質を抽出し、DNAマイクロアレイ解析(Agilent Technologies)及び癌関連因子抗体アレイ解析(コスモバイオ)を行い、発現変動するものを網羅的に同定する。2同定した標的遺伝子を過剰発現あるいはノックダウンし、POLOPの下流として機能しているかを2)と同様に検討する。3)個体レベルでのPOLOPの機能解析4)POLOPによるp53タンパク質制御の臨床病理学的解析消耗品費が大きな割合を占める。消耗品のうち、ピペット、チューブ、培養ディッシュ類等のプラスチック消耗品は各種容量のものが必要である(5万円)。細胞培養用試薬は、培地5万円(約50 L分)、血清20万円(500 ml×10)を予定している。一般試薬には、各種抗体25万円、siRNAオリゴ20万円、Q-RT-PCRに必要な試薬20万円(プライマー代も含む)、各種キット65万円、トランスフェクション試薬5万円を予定している。本年度は、研究成果を学術論文に投稿するため、投稿料5万円を予定している。
マルチ・トレーサーと数値モデルによる山地源流域の地下水滞留時間時空間動態の解明

山地源流域の湧水における滞留時間に関し、その時空間変動を示すデータが得られた。無降雨時においては、湧水の流量が多い時期ほど短い滞留時間が示され、反対に流量の少ない時期には長い滞留時間が認められた。一方、降雨流出時においては、湧水の流量が多くなるほど滞留時間が長くなるという、反対の傾向がみられた。また、こうした現象に加え、湧水・地下水中の滞留時間と全菌数との間に、関係性が見いだされた。無降雨時においては、湧水流量の多い条件下においては、浅層を流動した相対的に短い滞留時間からなる地下水が湧水に寄与し、湧水流量の少ない条件下においては、深層を流動した相対的に長い滞留時間からなる地下水が寄与したものと考えられた。一方、この傾向には顕著な変動もみられた。とくに、降雨流出後の基底流出時においては、斜面内の地下水が相対的に古い滞留時間を示すため、湧水のそれも同程度の流量時に比べ、古い滞留時間からなることが推察された。さらに、滞留時間推定に重要な要素である、水の窒素・アルゴン濃度を測定するラインを構築し、ほぼ実用段階に至った。次年度以降は、窒素・アルゴン濃度の分析を進め、より高精度な滞留時間推定を目指す。加えて今後、地下水等の時間情報を評価する上で、新たな手法として微生物数を利用することの有効性が示唆された。すなわち、滞留時間が長い湧水においては微生物数が少なく、一方、滞留時間が短い湧水においては微生物数が顕著に変動することが示された。次年度以降、この傾向をさらに多くの湧水において確認する。データの蓄積に加え、滞留時間推定に重要な、水の窒素アルゴン濃度を測定するラインを、新たに開発し、ほぼ分析可能状態にまで進展した。窒素アルゴン濃度の測定により、滞留時間の評価をより高精度にするとともに、全菌数と滞留時間の関係についても、より詳細な解析を行っていく。北海道沙流川、栃木県梓の森・唐沢山、静岡県大井川、京都府山崎、鳥取県奥大山の各地点において、地下水・湧水のサンプリングを、夏期の渇水時において実施した。効率的なサンプリングを実施するために,SF6専用地下水揚水ポンプ(Bennett Pump)、湧水サンプリング用ポンプ(GEO-Pump-CFC)を複数使用した。湧水については、できるだけ多くの地点において、可能な限り水の湧出地点においてサンプリングを実施した。これには、山地の谷源頭部まで到達する必要があったため、相当の時間を要した。さらに、福島県川俣町の瀬戸八試験流域において、観測井、湧水を対象に、数ヶ月に1回程度の間隔で定期的にサンプリングを実施した。また、降雨流出時においては、地下水、湧水を1数時間間隔で採水した。以上により得られた水サンプルに関し、SF6、CFC濃度、水素・酸素安定同位体比、無機溶存成分の分析を行った。その結果に基づき、各湧水および地下水に対し、滞留時間を決定した。また、滞留時間および湧水の流出量に基づき、各湧水の集水域における山体地下水貯留量を推定した。対象地域の地質は、チャート、泥岩、砂岩、蛇紋岩、玄武岩、花崗閃緑岩からなり、このうち、花崗閃緑岩からなる集水域において、地下水貯留量が他の地域に比較し、高い値を示す傾向がみられた。さらに、湧水の滞留時間が長いほど、その集水域における地下水貯留量が高くなる傾向がみられた。国内各地の湧水・地下水におけるサンプリング、およびSF6、CFCによる滞留時間推定に加え、山体地下水貯留量の推定を行い、滞留時間と地下水貯留量との間に関係がある可能性を示唆する結果が得られた。この結果は、今後モデリングを進める上で、重要な成果であり、順調に進捗していると判断される。斜面内および谷底の地下水における滞留時間の時空間変動を併せて解析すると、降雨時の湧水流量増加にともない、谷底浅層において、降雨前に比較し地下水の滞留時間が長くなる特徴がみられた。これは、降雨流出過程にともない、谷底浅層に存在していた比較的短い滞留時間からなる地下水が湧出し、より深層を流動していた比較的長い滞留時間からなる地下水に入れ替わったため、その結果として、湧水の滞留時間が流量の増加とともに長くなる傾向として認められたものと考察された。降雨流出時において、湧水における滞留時間の変動を数時間程度の高時間分解能により観測した研究事例は、国際的にみてほとんどなく、そのデータは考察内容とともに、きわめて貴重であると考えられる。また、その現象を概念モデルとして説明した成果についても、当初の目的を達成しつつある点で、高く評価される。

山地源流域を対象とし、湧水、流出水の滞留時間変動を、数時間程度の高時間分解能により明らかにした研究事例がほとんどない状況を考慮し、従来にないきわめて重要なデータと考察が得られたという点から、当初の計画以上に進展していると評価される。山地源流域の湧水における滞留時間に関し、その時空間変動を示すデータが得られた。無降雨時においては、湧水の流量が多い時期ほど短い滞留時間が示され、反対に流量の少ない時期には長い滞留時間が認められた。一方、降雨流出時においては、湧水の流量が多くなるほど滞留時間が長くなるという、反対の傾向がみられた。また、こうした現象に加え、湧水・地下水中の滞留時間と全菌数との間に、関係性が見いだされた。無降雨時においては、湧水流量の多い条件下においては、浅層を流動した相対的に短い滞留時間からなる地下水が湧水に寄与し、湧水流量の少ない条件下においては、深層を流動した相対的に長い滞留時間からなる地下水が寄与したものと考えられた。一方、この傾向には顕著な変動もみられた。とくに、降雨流出後の基底流出時においては、斜面内の地下水が相対的に古い滞留時間を示すため、湧水のそれも同程度の流量時に比べ、古い滞留時間からなることが推察された。さらに、滞留時間推定に重要な要素である、水の窒素・アルゴン濃度を測定するラインを構築し、ほぼ実用段階に至った。次年度以降は、窒素・アルゴン濃度の分析を進め、より高精度な滞留時間推定を目指す。加えて今後、地下水等の時間情報を評価する上で、新たな手法として微生物数を利用することの有効性が示唆された。すなわち、滞留時間が長い湧水においては微生物数が少なく、一方、滞留時間が短い湧水においては微生物数が顕著に変動することが示された。次年度以降、この傾向をさらに多くの湧水において確認する。データの蓄積に加え、滞留時間推定に重要な、水の窒素アルゴン濃度を測定するラインを、新たに開発し、ほぼ分析可能状態にまで進展した。引き続き、国内外の湧水においてサンプリングを遂行するとともに、SF6濃度による滞留時間推定において、過剰空気要因を考慮する必要性が高いことが示唆されたので、この点についても、平行して吟味・検討していく。データをさらに蓄積し、これまでに得られたデータの代表性、確実性をより確固たるものにしていくとともに、考察・解析をさらに進める。窒素アルゴン濃度の測定により、滞留時間の評価をより高精度にするとともに、全菌数と滞留時間の関係についても、より詳細な解析を行っていく。
近代書籍デジタルテキスト化のためのレイアウト解析・文字領域認識の高度化

本研究は主に近代の書籍を対象としたデジタルテキスト化の精度向上を目標として、レイアウト解析および文字領域認識の精度向上を目的としている。特に近代書籍特有の原本の悪さやフォントの違い、また特有のレイアウト構造に起因する既存のOCRシステムの誤認識に対し、その文字領域の周辺情報を用いて自動的に訂正することによる精度向上を目的としている。平成30年度はまず誤り傾向の分析として、既存のOCRシステムの結果に対し文字領域の誤り傾向の集計を行った。認識された文字のうち、文字単位で誤認識となっている文字に対し、どのように誤っているかの分類を行った。結果として、複数文字を一文字と誤認識、一文字を複数文字と誤認識、また近代書籍特有の汚れ等による文字の誤認識などの誤り傾向が分かった。またそれらの文字誤り傾向の分析結果を用いて、本研究で開発する領域認識誤り訂正システムで用いる訂正アルゴリズムの検討を行った。例えば、複数文字を一文字と誤認識している際には領域の分割を行う必要があるが、その際に利用する文字や領域の大きさ等の周辺の情報および分割の手法、また逆に一文字を複数文字と誤認識している際には同様に領域の結合に利用する周辺情報および結合の手法について検討を行い、実際にプロトタイプシステムとして開発を行った。また実際に訂正を行う際には、どの文字が誤認識であるかについても自動的に認識する必要があり、その点についても言語情報を含めた周辺の情報を用いるアルゴリズムを検討し、実際にプロトタイプシステムの開発を行った。既存のOCRシステムの結果を用いたレイアウト解析誤り、文字領域認識誤りの分析については補助人員の作業により当初の計画通り進んでいる。しかしながら、実際の誤り訂正のプロトタイプシステムの開発および正解データの作成については当初の予定よりも遅れが生じている。誤り訂正のプロトタイプシステムについては誤り箇所の認識と誤りの訂正の処理を接続し、既存のOCR結果のデータに対し訂正の処理を自動的に行えるよう開発を行う。そのプロトタイプシステムをベースにして、より高精度な領域認識誤り訂正のシステムを開発する。また並行して、正解データや言語データなどのリソースの開発も行っていく。当初の計画ではデータ作成だけではなく、プログラム開発の補助人員としてアルバイトを雇用する予定だったが、研究代表者が行うアルゴリズムの開発・プログラム開発が遅れており、補助人員を利用して行う開発まで至らなかったためその分の次年度使用額が生じた。次年度使用額分については、今年度行うことができなかった、プログラム開発の補助人員の雇用に使用する予定である。