hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自然なスペクトルを持つ作用素の研究

非Lipschitz関数が作用するBanach関数空間が自明なものに限るための十分条件を与えた.非自明なBanach関数環あるいはもっと一般に非自明なBanach関数空間上の作用関数はLipschitz関数とは限らないがある程度強い連続性を持つことが示された.このことはBanach関数環A上の作用関数によりGelfand空間を特徴づけるのはある意味では難しいということを暗示していると考えられる.非離散局所コンパクトabel群G上の測度環をM(G)とし,自然なスペクトルをもつ測度全体をNS(G)とする.すると,NS(G)は和に関して閉じていなくGがコンパクトでないときはNS(G)+L^1(G)=M(G)が成立することがわかった.また,Fourier-Stieltjes変換が無限遠点でOとなるM(G)の元全体からなる可換Banach環M_0(G)とし,そのなかで自然なスペクトルをもつ測度全体をNS_0(G)とする.GがコンパクトのときこれはL^1(G)上の作用素としてdecomposableなもの全体(Apostol環)と一致するが,コンパクトでないときはそうならないこともわかった.NS(G)にはL^1(G)上の作用素としてdecomposableでないものがあることもわかった.実際,NS(G)+NS(G)+NS(G)=M(G)であることが示された.対応する事柄はFourier multiplierからなる可換Banach環では既に知られていたので,得られた結果は自然なものと言える.Douglas環のApostol環はQ-連続関数全体と一致すること,単位開円板上の有界正則関数全体H^∞に対してNSH^∞+NSH^∞=H^∞も示された.このことからNSH^∞は代数的には閉じていなく,ある程度大きい集合であることがわかった.非Lipschitz関数が作用するBanach関数空間が自明なものに限るための十分条件を与えた.非自明なBanach関数環あるいはもっと一般に非自明なBanach関数空間上の作用関数はLipschitz関数とは限らないがある程度強い連続性を持つことが示された.このことはBanach関数環A上の作用関数によりGelfand空間を特徴づけるのはある意味では難しいということを暗示していると考えられる.非離散局所コンパクトabel群G上の測度環をM(G)とし,自然なスペクトルをもつ測度全体をNS(G)とする.すると,NS(G)は和に関して閉じていなくGがコンパクトでないときはNS(G)+L^1(G)=M(G)が成立することがわかった.また,Fourier-Stieltjes変換が無限遠点でOとなるM(G)の元全体からなる可換Banach環M_0(G)とし,そのなかで自然なスペクトルをもつ測度全体をNS_0(G)とする.GがコンパクトのときこれはL^1(G)上の作用素としてdecomposableなもの全体(Apostol環)と一致するが,コンパクトでないときはそうならないこともわかった.NS(G)にはL^1(G)上の作用素としてdecomposableでないものがあることもわかった.実際,NS(G)+NS(G)+NS(G)=M(G)であることが示された.対応する事柄はFourier multiplierからなる可換Banach環では既に知られていたので,得られた結果は自然なものと言える.Douglas環のApostol環はQ-連続関数全体と一致すること,単位開円板上の有界正則関数全体H^∞に対してNSH^∞+NSH^∞=H^∞も示された.このことからNSH^∞は代数的には閉じていなく,ある程度大きい集合であることがわかった.・1 Fourier multiplier特に測度環におけるWiener-Pitt現象を起こさない作用素について調べた。任意の局所コンパクトabel群GにおいてNS(G)+L^1(G)=M(G)を示した。L^1(G)やM(G)は和に関して閉じているのでNS(G)は閉じていない事が分かる。L^1(G)⊂NS(G)なのでNS(G)+NS(G)=M(G)を示したことにもなる。また、同様にNS_0(G)+L^1(G)=M_0(G)が示される。M_0(G)のApostol環はL^1(G)を含みNS_0(G)に含まれる環であるので、この等式はFourier-Stieltjes変換が無限遠で消え、さらに自然なスペクトルをもつがdecomposableでない測度が任意の局所コンパクトable群に対して存在することを示している。これにより、Eschmeier-Laursen-Neumannによる問題は肯定的に解決できた。・2非Lipschitz関数が作用するBanach空間が自明なものに限るための十分条件を与えた。また、この条件を満たさない多くの非Lipschitz関数が作用する非自明なBanach関数空間の存在を示したので、上で与えた十分条件は正則Banach関数空間に対しては必要条件にも近いと考えられる。・3 Douglas環BのApostol環はBのQ-連続関数全体QCと一致していることを示した。QA=QCPH^∽とするときNS(B)+NS(QA)=BやFrs(H^∽)+Frs(B)=Bが成立することも示した。

このことから、Frs(B)+Frs(B)=BとFrs(H^∽)+Frs(H^∽)=H^∽が分かるがFrs(H^∽)はNS(H^∽よりあるかに小さいのでNS(H^∽)+NS(H^∽)=H^∽が示されたことにもなる。コンパクトHausdorff空間X上の非自明なBanach関数環あるいはもっと一般に非自明なBanach関数空間上の作用関数はLipschitz関数とは限らないがある程度強い連続性を持つことが示された.このことはBanach関数環A上の作用関数によりGelfand空間を特徴づけるのはある意味では難しいということを暗示していると考えられる.コンパクトな局所コンパクトabel群G上の測度環をM(G)とし,自然なスペクトルをもつ測度全体をNSCとする.また,Fourier-Stieltjes変換が無限遠点で0となるM(G)の元全体からなる可換Banach環M_0(G)とし,そのなかで自然なスペクトルをもつ測度全体をNS_0Gとするとき,これはL^1(G)上の作用素としてdecomposableなもの全体(Apostol環)と一致するが,NSGにはL^1(G)上の作用素としてdecomposableでないものがあることもわかった.実際,NSG+NSG+NSG=M(G)であることが示された.対応する事柄はFourier multiplierからなる可換Banach環では既に知られていたので,得られた結果は自然なものと言える.X上のある種のBanach関数環ではコロナ定理が成り立つことと開円板上の正則関数すべてが作用することが同値であることがわかったが,このことは正則関数で作用しないものがあればXはGelfand空間と異なることを示している.この逆については完全な解答はまだ得られなかった.
ESRを用いた交互積層型電荷移動錯体の中性・イオン性転移の研究

交互積層型電荷移動錯体はドナー分子、アクセプター分子が交互に並んだ柱から成っており、中性相、イオン性相の二種の相が存在するという特徴を持つ。最近合成されたBEDT-TTF分子をドナーとする新しいタイプの交互積層型電荷移動錯体は、(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)及び(BEDO-TTF)(Cl_2TCNQ)は、二次元的相互作用の強いBEDT-TTF分子及びBEDO-TTF分子のために低温でのスピン-パイエルス転移が押さえられる。(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)の中性-イオン性転移の解析において、スピン・パイエルス転移温度が圧力に依存しないことを仮定していた。このことは、ESR強度(磁化率)がある圧力以上で飽和することに現れ、実際1.5GPa以下で観測されたが、さらに確認するためにさらに高圧下(現在可能な3GPa以下)での測定を行った。その結果、2.5GPaまで磁化率の大きさが変わらず飽和していることが確認された。(BEDO-TTF)(Cl_2TCNQ)において、圧力下ESRを用いて種々の圧力下でのスピン磁化率の温度依存性を測定した。Q-、W-バンドESRの結果と合わせ解釈することで、圧力-温度相図を得た。この物質のスピン系は8GPa以下で3次元的スピン気体、10GPa以上で1次元スピン液体として振る舞うことがわかった。有機電荷移動錯体(BEDT-TTF)_2ICl_2は(BEDT-TTF)分子がダイマーを作り、2次元面を形成している。常圧、22Kで反強磁性転移を起こすMott絶縁体であるが、8.2GPa以上の圧力下で有機導体として最高の転移温度14.2Kで超伝導転移を示すことから注目されている。常圧での電子状態がどの様に金属的状態に変化するかを圧力下ESRを用いて調べた。現在使用しているピストンシリンダー式の圧力セルは3GPa以下の圧力しかかけられないので、さらに高圧(3GPa10GPa)での測定のために、キュービックアンビルセルを利用したESR装置の開発を進めた。アンビルの一対に直接静磁場用コイルを巻き付けクライオスタット内に収納するという点が特徴である。交互積層型電荷移動錯体(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)の中性・イオン性転移の圧力下ESRによる結果を踏まえて、類以物質の中性・イオン性転移について研究を行った。1.(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)の室温におけるESR強度(電子スピン磁化率に相当)の圧力依存性測定を予定していたが、2GPa以上の加圧に必要な圧力セルの部品に不具合が生じたため、同様に常温・常圧で中性であるBO(EtO)_2TCNgについて、2GPQ以下の測定を行った。(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)では、加圧でドナー・アクセプター間の距離が縮小し、マーデルングエネルギーを得することにより中性相からイオン性相へ転移し磁化率の増加が観測される。

これに対してBO(EtO)_2TCNQでは、(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)で磁化率が飽和する1.5GPaでも中性のままであった。これは赤外吸収からわかるように、BO(EtO)_2TCNQの方が電荷移動バンドエネルギーが若干大きく、中性・イオン性両相の境界からより離れていることに対応すると見られる。さらに圧力を上げた時に同様にイオン性相に転移するかどうか興味が持たれる。3.(BEDO-TTF)(Cl_2TCNQ)は常温・常圧でイオン性相にあり、さらに、BEDO-TTF分子間の相互作用のために一次元性が押さえられスピン・パイエルス転移を起こさずスピンが生き残っている特徴を持つ。常圧、120K付近で分子変位を伴う転移によりスピン磁化率が減少する。この転移の圧力依存性を調べてきたが、圧力に対するヒステリシスがあることがわかり再測定が必要であった。今回、圧力を徐々に上げながらESR強度の測定を行ったところ、この転移は圧力に非常に敏感であり、0.1GPaで高温相が安定化されることが確認された。なお、2GPa以上の加圧用のセルの用意ができ当初の予定の測定にかかり始めている。交互積層型電荷移動錯体はドナー分子、アクセプター分子が交互に並んだ柱から成っており、中性相、イオン性相の二種の相が存在するという特徴を持つ。最近合成されたBEDT-TTF分子をドナーとする新しいタイプの交互積層型電荷移動錯体は、(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)及び(BEDO-TTF)(Cl_2TCNQ)は、二次元的相互作用の強いBEDT-TTF分子及びBEDO一TTF分子のために低温でのスピン-パイエルス転移が押さえられる。(BEDT-TTF)(ClMeTCNQ)の中性-イオン性転移の解析において、スピン・パイエルス転移温度が圧力に依存しないことを仮定していた。このことは、ESR強度(磁化率)がある圧力以上で飽和することに現れ、実際1.5GPa以下で観測されたが、さらに確認するためにさらに高圧下(現在可能な3GPa以下)での測定を行った。その結果、2.5GPaまで磁化率の大きさが変わらず飽和していることが確認された。(BEDO-TTF)(Cl_2TCNQ)において、圧力下ESRを用いて種々の圧力下でのスピン磁化率の温度依存性を測定した。Q-、W-バンドESRの結果と合わせ解釈することで、圧力-温度相図を得た。この物質のスピン系は8GPa以下で3次元的スピン気体、10GPa以上で1次元スピン液体として振る舞うことがわかった。有機電荷移動錯体(BEDT-TTF)_2ICl_2は(BEDT-TTF)分子がダイマーを作り、2次元面を形成している。常圧、22Kで反強磁性転移を起こすMott絶縁体であるが、8.2GPa以上の圧力下で有機導体として最高の転稼温度14.2Kで超伝導転移を示すことから注目されている。常圧での電子状態がどの様に金属的状態に変化するかを圧力下ESRを用いて調べた。現在使用しているピストンシリンダー式の圧力セルは3GPa以下の圧力しかかけられないので、さらに高圧(3GPa10GPa)での測定のために、キュービックアンビルセルを利用したESR装置の開発を進めた。アンビルの一対に直接静磁場用コイルを巻き付けクライオスタット内に収納するという点が特徴である。
神経経済学の手法を用いた「幸福度指標」の確立

満足度・幸福度が生物学的指標で記述できるかを検証した。経済的な満足度を測定する実験課題の作成および脳活動データ、経済学・社会・生物学的属性データを収集し、経済学・社会・生物学的属性と満足度に関連する脳活動との関係を明らかにした。頭頂皮質と線条体が主観的効用の表現にかかわり、また島皮質と背外側前頭前野が社会的効用にかかわりかつ性別という個人属性によってその活動が異なることを明らかにした。これらの幸福度に関わる脳部位の具体的な機能の検証を行うためにfMRIによるニューロフィードバック実験を検討し、主観的効用に関わる線条体の活動の変化とそれに伴う意思決定行動の変化を示唆する予備的な結果を得た。経済的な満足を得る状況で主観的満足度を報告させる実験課題を作成し,被験者の行動および脳活動を機能的磁気共鳴画像法(fMRI)によって測定した。さらに、各被験者において、経済学的属性(収入,危険回避度,双曲性,符号効果)を調べるためのアンケートを実施した。これらのデータを解析し、被験者個人内での経済的な満足を得る状況で活動する脳部位を同定した。前年度で主観的満足度を報告させる実験を実施したが、それをもとに主観的効用モデルの中に含まれる「社会効用」に関する項の関係を明らかにするために、離散的社会効用選択課題を作成した。その課題から推定される「社会効用パラメータ」と脳機能の関係を明らかにするために、まずは大規模アンケート調査を実施し、極端な社会効用パラメータを持つ被験者群を同定した。さらにそれらの被験者らの、社会効用選択実験中の脳活動をfMRIにて測定し、解析を行った。その結果、「相手の性別」によって社会効用パラメータと脳活動の関係が被験者の性別によって異なることが分かった。この結果は、主観的効用の社会効用の項には「性別」という個人属性が影響を与えることを示唆しており、主観的効用モデルの同定には重要な成果である。主観的効用の計算に関わる部位の同定および、それらの個人属性による違いが出る部位の同定を行い、それらの活動を外部から人為的に操作する実験として、fMRIによるニューロフィードバック実験の検討と実験を実施した。主観的効用による意思決定に関わる部位として線条体の活動を反映するフィードバック信号をリアルタイムに被験者に表示し、被験者はそれをもとに自身で線条体の活動を変化させる。フィードバック信号は目標とする脳活動との類似度を用いた。4日間のトレーニングの後、意思決定に関わる行動指標の変化を調べた。4名の被験者に予備的に実施した。6名の被験者に実施した結果、行動指標の変化が5名に見られた。生物学的属性を人為的に操作した状態において、主観的満足度を報告させる「満足度」と「主観的効用」モデルから予測される「満足度」を比較し、新しい幸福度の指標としての評価を行うところまでは実施できていない。したがって4年間の研究目標のうち、目標1「経済的な満足度を測定する実験課題の作成および経済学的,社会的,生物学的属性データの収集」と目標2「経済学的・社会的・生物学的属性と満足度に関連する脳活動との関係を明らかにする」は達成できたが、目標3「生物学的属性の操作による「主観的効用モデル」の幸福度指標としての評価」は一部の達成となった。26年度が最終年度であるため、記入しない。主観的効用の計算に関わる部位の同定および、それらの個人属性による違いが出る部位の同定を行い、それらの活動を外部から人為的に操作する実験として、fMRIによるニューロフィードバック実験の検討と実験を実施しており、おおむね計画通りに進んでいる。計算論的神経科学さらにニューロフィードバック実験の被験者数を増やしていく予定である。それによって操作前後の「主観的効用」モデルから予測される「満足度」を比較し、新しい幸福度の指標としての評価を行う。実験設備の確保ができず、実験の実施が遅れたことと、最初の段階でデータ解析の結果,予想した結果が得られなかったため、実験課題の改良を行い実験を行ったため、予定よりもやや遅れている。

主観的効用の計算に関わる部位の同定及び、それらの個人属性による違いが出る部位の同定という目的は達成したが、それらの活動を外部から人為的に操作する実験に関しては、平成25年12月に、平成26年1月より機関の移動が決定し、TMS装置の購入および実験に関して移動先での検討の必要が生じたため、またTMS実験の代わりとなるfMRI実験の可能性が生じ、TMS実験の検討と新たなfMRI実験の検討をする必要が生じたためにやや遅れている。平成23、24年度に収集した経済学的属性、社会的属性、生物学的属性といった個人属性を説明変数として,経済的な主観的満足度と脳活動関係との関係を被験者間で明らかにする。さらに、生物学的属性を人為的に操作した状態において,「主観的効用」の予測と,実際の行動の変化を比較するための実験パラダイムの開発を行う。TMS実験の代わりとなるfMRI実験(ニューロフィードバック実験)の検討が進んでおり、今後は実験パラダイムの予備検討に入る。細かいパラダイムが決定でき次第、異なる個人属性を持つ被験者のスクリーニング及びニューロフィードバック実験の実施に入る。
ヘテロ方向環メタル化反応を用いるカンプトテシンの不斉合成

交付申請書に記載した研究実施計画に従い研究を行い以下に記した結果を得た.1.クロロピリジン類のメタル化反応クロロピリジン類のメタル化反応を,リチウムナフタレニドおよび活性カルシウム,活性バリウム金属を用いて,それぞれの部位について検討した.2,4位の求核活性部位ではリチオ化反応は円滑に進行したが,求核不活性部位の3位では収率が低くさらに検討を要する.また共存しうる官能基の範囲を明らかにするとともに,今までほとんど反応性の知られていないピリジニルカルシウム化合物,ピリジニルバリウム化合物の調整及び種々の親電子剤との反応を試みた.2.カンプトテシンの形式全合成4位置換クロロピリジン類を出発して,リチウムナフタレニドを用いてリチオ化を行った後,塩化亜鉛との反応によりピリジニル亜鉛化合物を調整した.この亜鉛化合物とハロキノリンカルボン酸エステルとのパラジウム触媒クロスカップリング反応を行い,エステル基をアルコールへと還元した後閉環することにより4環性化合物の合成を行った.環上の2-プロパノール側鎖は2-酪酸エステル側鎖へと変換した.このエステル誘導体からカンプトテシンへの変換反応はすでに報告されており,この時点で形式全合成を達成した.交付申請書に記載した研究実施計画に従い研究を行い以下に記した結果を得た.1.クロロピリジン類のメタル化反応クロロピリジン類のメタル化反応を,リチウムナフタレニドおよび活性カルシウム,活性バリウム金属を用いて,それぞれの部位について検討した.2,4位の求核活性部位ではリチオ化反応は円滑に進行したが,求核不活性部位の3位では収率が低くさらに検討を要する.また共存しうる官能基の範囲を明らかにするとともに,今までほとんど反応性の知られていないピリジニルカルシウム化合物,ピリジニルバリウム化合物の調整及び種々の親電子剤との反応を試みた.2.カンプトテシンの形式全合成4位置換クロロピリジン類を出発して,リチウムナフタレニドを用いてリチオ化を行った後,塩化亜鉛との反応によりピリジニル亜鉛化合物を調整した.この亜鉛化合物とハロキノリンカルボン酸エステルとのパラジウム触媒クロスカップリング反応を行い,エステル基をアルコールへと還元した後閉環することにより4環性化合物の合成を行った.環上の2-プロパノール側鎖は2-酪酸エステル側鎖へと変換した.このエステル誘導体からカンプトテシンへの変換反応はすでに報告されており,この時点で形式全合成を達成した.
ヒトES細胞の分化過程における転写因子ネットワークの解明と新規分化誘導因子の同定

転写因子導入によるヒトES細胞の分化誘導を制御するcis-elementをゲノムワイドに同定するためにATACシーケンス法を行った。本年度は、MYOD1導入によるES細胞-骨格筋変換におけるオープンクロマチンをATACシーケンス法によりゲノムワイドに解析することにより、これまで知られていない新たなcis-elementの同定に成功した。ヒトES細胞と誘導骨格筋に数万か所あるオープンクロマチン領域を比較し、それぞれに特異的に存在するオープンクロマチン領域を数千箇所同定した。これらのオープンクロマチン領域は、それぞれOCT4の結合、またはMYOD1の結合と関連があり、近傍遺伝子の活性化に関与することがわかった。興味深いことに誘導骨格筋に特異的に出現するオープンクロマチン領域の中で、MYOD1が結合する領域は3割程度であり、残りの大部分のオープンクロマチン領域は本来MYOD1の結合が確認されていない領域であった。さらに、このオープンクロマチン領域は成人由来の骨格筋におけるオープンクロマチン領域とも合致せず、ES細胞-骨格筋変換に特異的に生じるオープンクロマチン領域であることが明らかとなった。この特異的オープンクロマチン領域はintronやintergenic領域に存在し、しかも共通したモチーフ配列を含んでおり、その近傍遺伝子の発現制御に関わっていることが示された。以上の結果より、ES細胞-骨格筋変換においてはMYOD1結合オープンクロマチン領域以外に、ダイレクトな変換を起こすために特異的に出現するオープンクロマチン領域の存在が明らかとなった。これら2タイプのオープンクロマチン領域により制御される近傍遺伝子が協調して働くことによって、ダイレクトな細胞性質変換が可能になると考えられる。今後は同定された新規オープンクロマチン領域に結合する転写因子の解析および下流の遺伝子による分化制御について解析を行っていく予定である。ヒトES細胞及び分化過程におけるATACシーケンス法の有用性が確認でき、MYOD1誘導骨格筋の新規シスエレメントの同定には成功した。しかし本来の計画ではHNF1による肝細胞分化も同様に行う予定であったができていないため、進捗状況はやや遅れている。骨格筋と同様に肝細胞を含めた複数の分化系の制御に関わるシスエレメントをATACシーケンス法により解析する。そのモチーフ解析からゲノムに結合する転写因子の種類を予測する。さらにRNAシーケンスにより、予測された転写因子が実際に発現しているのかを確かめ、候補因子を絞り込んだあとに転写因子ネットワークを構築する。転写因子ネットワークの中核を担う転写因子については抗体を作製して、ChIPシーケンスによりゲノム上の局在を確認する。また機能解析としてはCRISPR-Cas9によりノックアウトしたES細胞を作製し、分化誘導時にどのような影響が出るのかを調査する。今年度末に購入予定の抗体試薬があったが、在庫がなく海外取り寄せのため納品に時間がかかり次年度に購入することにした。秋山智彦慶應義塾大学医学部生命倫理セミナー

2018年「動的遺伝子ネットワークの多次元構造解析による高精度な細胞分化制御技術の開発」秋山智彦熊本大学発生研セミナー(招待講演)2017年「転写因子導入によるヒト多能性幹細胞の分化誘導の自在化を目指して」
Sjogren症候群関連遺伝子としてのE3/LAPTm5の機能解析

E3/LAPTm5のペプチドをウサギに免疫し、抗体を2種類作製した(B0231,B0232)。HEL細胞株を陽性コントロール、ODA細胞株を陰性コントロールとして免疫染色を行った。HEL株はB0231により染色されるが、B0232では染色されなかった。ODA株はB0231,B0232いずれにも染色されなかった。以上の点を考慮し、B0231を唾液腺組織の染色に用いることとした。正常リンパ節の染色を行ったが、germinal centerには染色されず、わずかに染色されるのみであった。正常唾液腺染色では導管にわずかに染色されたが、腺房細胞は染色されなかった。Sjogren症候群患者の唾液腺14検体をB0231抗体で免疫染色した。内訳は男性3例、女性11例であった。うち眼病変を4例に認めた。リウマチ因子高値が7例、正常は1例、未測定は6例であった。抗SS-A抗体陽性は7例、陰性が6例、疑陽性が1例であった。患者唾液腺組織の染色では、唾液腺周囲に浸潤するリンパ球はほとんど染色されず、浸潤リンパ球の1%以下しか染色されなかった。Sjogren症候群患者の唾液腺組織には抗LAPTm5抗体では染色されなかった。E3/LAPTm5のcDNAをPCRで増幅しpGEX-3Xベクターに組み込み、BL21にトランスフォームし、IPTGで誘導させた。E3/LAPTm5蛋白とGSTの融合蛋白の発現を試みたが、十分に発現誘導できずベクターをpGEX-3XベクターよりpET44aベクターに変更して継続中である。E3/LAPTm5遺伝子のcDNAを作成した。PCRで増幅後、GST tagをもつ蛋白発現プラスミドpGEX-3Xに組み込み、蛋白発現ベクターを作成した。ベクターを大腸菌DH5αにtransform後、IPTGで誘導しE3/LAPTm5蛋白を発現させる系を確立した。GSTで精製しELISA法を用いて、シェーグレン症候群患者の血清で抗体価の測定を行う予定である。E3/LAPTm5 cDNAを発現プラスミドに組み込みB細胞リンパ腫細胞株に導入し細胞増殖能の変化、フローサイトメトリー法にてアポトーシス誘導の検討を行う。
チョウザメ生殖機構の統御と採苗法の確立

本研究では、オオチョウザメ(Huso huso)の雌とコチョウザメ(Acipenser ruthenus)の雄の雑種であるベステルを材料として、生殖腺の発達過程の内分泌支配機構を調べるため、まず、卵巣及び精巣の組織学的変化と卵形成及び精子形成に伴う血中ホルモン量の変動を測定した。測定したホルモンは、雌では、卵黄形成に関与するエストラジオール-17β(E2)と排卵に関与する17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)、雄では、精子形成に関与する11-ケトテストステロン(11KT)と排精に関与するDHPである。また、稚魚の発生に必要なビテロゲニンを精製し、その抗体を作製して卵形成に伴うその血中量の変化を調べた。その結果、寒冷地(札幌)での飼育環境下では、雌では、成熟周期が少なくとも3年であると推定された。血中E2量及びビテロゲニン量は卵巣の発達とよく相関して変化した。雄では、成熟周期は1年であることが明らかとなった。血中11KT量は精巣の発達とよく相関して変化した。しかし、雌雄ともにDHP量は年間を通して低く、排卵も排精もしなかった。これらの解析結果から、ベステルの排卵及び排精にはGnRH等のホルモン処理が必要であり、処理の適期は12-4月にかけてであると考えられた。次に、卵巣及び精巣のステロイドホルモン産生能の変化を生体外培養実験で調べた。その結果、雌でのE2及び雄での11KT産生能は血中量の変化とよく相関した。しかし、雌雄ともに、DHP産生能は高く、その血中量が低値であることと異なっていた。この結果から、排卵及び排精の欠如はDHP産生能が低いからではなく、その産生を誘導する生殖腺刺激ホルモン(GTH)の大量放出が起こらないことによると考えられた。そこで、排卵及び排精の適期に、LHRH-a投与により、排卵及び排精を誘導するとともに、血中DHP量の経時変化を調べた。その結果、排卵及び排精魚ではLHRH-a投与後24時間以内にDHPの急増がみられ、上述の推定を裏付けた。さらに、雌では、ホルモン処理の適期の12-4月の間、卵母細胞がDHPに反応して最終成熟できる能力(DHP感受性)がどう変化するのかも調べた。その結果、DHP感受性は秋から冬にかけて上昇し、春にかけて低下すること、及び、その感受性は少なくとも1ケ月は維持されること等が明らかとなった。オオチョウザメ雌とコチョウザメ雄の一代雑種であるベステルは飼育環境下では産卵しないと言われている。そのため、その稚仔魚を安定して得るためには、人工種苗生産技術の確立が必要である。

我々は、これまでの組織学的な基礎研究により、採卵及び採精の適期は12月から4月の間であることを明かにした。そこでこの結果を参考に、LHRH-aの投与により排卵及び排精を誘起するとともに、これまで血中にほとんど認められなかった17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)の出現状況を調べた。実験には北海道電力総合研究所の養魚池で飼育されている12及び13年魚(平均尾叉長100.8cm、平均体重8.1kg)を用いた。'93年3月、4月及び7月にアジュバントと混合したLHRH-aを10003000μg/個体の割合で筋肉注射した。LHRH-aは、まず雄に投与し排精を確認した後、雌に投与し採卵・採精を試みた。また、4月7月にLHRH-a処理した個体については、注射1時間後から72時間後まで一定時間毎に採血し、血中のDHP量の変動をラジオイムノアッセイ法により調べた。その結果3月にLHRH-a処理した16個体の雌と14個体の雄のうち、それぞれ2個体と9個体、4月は10個体の雌と12個体の雄のうち、それぞれ4個体と11個体から採卵及び採精することができた。7月は10個体の雌と9個体の雄のうち、雄は全個体から採精できたが、採卵できた個体は1個体のみであった。3、4月に得られたものを用いて人工受精を行った結果、それぞれ2,200尾と10,000尾の仔魚が得られた。ホルモン処理後の血中DHP量は、排卵及び排精が観察されなかった個体では処理前には0.2ng/ml以下であり、処理後でも約0.5ng/mlにしか上昇していないのに対し、排卵及び排精が観察された個体では処理前で0.3ng/mlであったが、処理後には0.72.0ng/mlと数倍に上昇していた。この結果は、ベステルの排卵及び排精の誘起にDHPが深く関与していることを示唆している。昨年までの研究で、北海道ではベステル雌の生殖周期は少なくとも3年であり、一部の個体では3年目の夏から卵母細胞の核移動が開始し、翌春まで核移動期にとどまり、その後退行することがわかっている。本研究ではホルモン処理の適期を特定する目的で、核移動が開始してから終了し退行するまでの卵母細胞の卵成熟誘起ホルモン感受性と卵濾胞の17α,20β-ジヒドロキシ-4-プレグネン-3-オン(DHP)の産性能を調べた。夏から翌年の春にけて、バイオプシーにより同一個体から連続して卵巣の一部を摘出し、卵巣中の卵濾胞を分離した。分離した卵濾胞をL-15培養液中で、様々な濃度の各種ステロイド、ヒト胎盤性生殖腺刺激ホルモン、サケ脳下垂体抽出物の存在または非存在下で、15°C、40時間培養した。培養後、核の崩壊を指標にホルモン感受性を調べるとともに、培養液中のDHP量をラジオイムノアッセイ法により測定した。また、組織学的観察により、卵母細胞の核の位置及び退行現象を調べた。その結果、夏の核移動初期の卵濾胞では全てのホルモンに対して感受性が認められなかったが、秋から冬にかけて核が動物極に移動すると、DHPをはじめとする各種ステロイドに対して高い感受性を示した。その後、春にかけての卵母細胞の退行(卵膜の肥厚及びメラニン層の拡散)に伴いその感受性も低下した。また、卵濾胞のDHP産生能についても、核の移動に伴い上昇し、退行と共に低下する傾向にあった。以上の結果から、卵母細胞の卵成熟誘起ホルモン感受性の最も高い時期が、ホルモン処理の適期であると思われた。
経路の分岐点における選択傾向の状況による差異とそれをもたらす環境情報

建築や都市の空間デザインにおいて、そこでの人間行動を円滑に支障なく行わせるためには、そこでの行動を支え導くための情報が環境によってどのように提供されるのかを理解する必要がある。一般に、必要とされる環境情報はそこで行われる行動の内容や人が置かれた状況によって一様ではない。本研究は、情報取得と行動との関係が端的に表れる街路の経路選択行動を取り上げ、緊急時と平常時、さらに平常時は目的地に急いで行こうとしている場合と、目的もなくそぞろ歩きをしている場合など、状況によって参照される環境情報の違いを明らかにした。本研究は、経路の分岐点における選択行動が人の置かれた状況によって異なる、すなわち緊急時と平常時で、また平常時でも目的の有無によって異なると考え、それぞれの状況において経路選択に利用される環境情報を明らかにすることを目的としている。本年度は、さまざまな状況を想定したシミュレーション実験を行うための、選択行動に関わる状況変数と実験条件を定めるための予備実験を行った。すなわち、シミュレーション映像の提示方法として、連続的な動画と、連続(断続)する静止画とを比較検討し、通路空間の空間的変化の印象、およびその空間に点在する要素の検出において差がほとんどないことを確認した。これにより今後の実験において、画像操作がより容易であり、視覚情報の記述が容易な連続静止画を用いる妥当性が示された。さらに、アイカメラを用いて視線方向の分布について検討し、提示対象および提示方法によって視野内での分布傾向が異なることがわかったが、視点が空間内を移動する際の、注視された対象物との対応関係をいかに取るかという課題が残された。一方、実際の市街地(商業地)における特定の業種の店舗を目指して回遊する行動実験を通して、街路の分岐点におけるどのような情報が影響するかを求め、商業地において期待される回遊客の分布を予測する方法を提示した。これにより、人を誘導するためには、提供する情報の連担が必要であることが判明した。東日本大震災を受けて、当初は予定していなかった緊急避難時の経路選択の課題を繰り上げて実施することとし、予備的に津波警報が出された地域の避難経路についての予備調査を行った。その結果、津波警報を聞いた多くの住民が必ずしも適切でない行動をとったことがわかり、適切な誘導のための情報提供が必要であることが確認できた。本研究では、経路選択の行動が人の置かれた状況、すなわち緊急時(extraordinary)と平常時(normal)で、また平常時でも目的が決まっている場合(resolute)と決まっていない場合(recreational)によって異なると考え、その原因となる経路選択時に要求される情報の差異を明らかにするため、選択行動と種々の状況変数(人の置かれた状況および環境情報の配置)を実験的に明らかにすることを目的としている。前年度までに、さまざまな経路空間および状況における歩行行動について、シミュレーションおよび現実空間において影響する視聴覚的要因について明らかにしてきた。すなわち、高い没入感を有する視覚シミュレーション装置に改良を加えて、聴覚による環境情報受容と心理・行動との関係を把握し、またその要因についてアイカメラによる視線の偏りから、状況の異なることによる情報取得の傾向を分析した。さらに、現実の空間での実験を通して、実際の状況下での正しい経路に誘導する情報の取得傾向について明らかにすることができた。具体的には、夜間における街路の歩行について、視聴覚シミュレーション装置を用いて、聴覚情報による心理的な不安感の変動について実験的に求め、それに基づく経路の選択傾向を明らかにした。また聴覚情報のみによる歩行誘導について、視覚障碍者の協力を得て実験を行ってそのメカニズムを明らかにすることができた。また緊急時の経路選択として、津波避難行動について、環境条件のによって異なる行動について明らかにした。さらに、実際の大型駅構内において誘導サインの見つけやすさについての実験を行い、アイカメラを用いた視線方向の分析等を通して移動方向とサイン位置の関係などの条件による誘導効果への影響を明らかにした。本年度は、以下の観点から研究を進めた:1)視聴覚シミュレーションシステムを構築し、聴覚情報が重要となる夜間街路における安全性評価(不安感)に関する実験を行った。その結果、夜間街路における不安感が歩行者の着目する情報とそこから連想される状況によって説明できることを明らかにした。2)街路空間の安全性・快適性に特に敏感な妊婦および幼児を連れた母親を対象に、街路空間の評価をアンケートとシミュレーション実験により求める研究を行い、他の歩行者の流動パタンと密度と安全性評価の関係などを明らかにした。

3)緊急時の経路選択として、津波避難行動についてアンケート調査を行い、平常時に考えている行動と、実際にとられる行動の差異について明らかにした。4)商業地における来街者の回遊行動について、経路分岐点での選択が街路のどのような物理的特徴によって左右されるかを、街路の情景写真を用いた実験、および実際の空間における実験を通して明らかにした。5)街路移動中の情報取得の傾向を分析するため、視線方向を記録するアイカメラを用いた予備的な実験を行い、映像提示方法や分析方法について検討した。本研究では、経路選択の行動が人の置かれた状況、すなわち緊急時(extraordinary)と平常時(normal)で、また平常時でも目的が決まっている場合(resolute)と決まっていない場合(recreational)によって異なると考え、その原因となる経路選択時に要求される情報の差異を明らかにするため、選択行動と種々の状況変数(人の置かれた状況および環境情報の配置)を実験的に明らかにすることを目的としている。本年度までの研究でさまざまな経路空間および状況を取りあげ、視聴覚シミュレーション空間および現実の空間における実験により、以下のような事項を明らかにした。1)夜間の街路における聴覚情報がその場所の安全性評価(不安感)に及ぼす影響について、2)妊婦および幼児を連れた母親による、街路空間の安全性・快適性に関する評価に及ぼす環境要素について、3)冬期に点字ブロックが無効となる積雪地域で、視覚障がい者の聴覚情報による歩行誘導の可能性について、4)津波避難時の実際の行動と平常時に想定している行動との差異、および居住地の認知地図の歪が経路選択に及ぼす影響について、5)商業地における街路の物理的特徴が来街者の回遊行動および商品等に対する注視傾向に及ぼす影響について、6)駅空間等における歩行動線に対する誘導サインの配置と見つけやすさの定量的関係について、7)経路移動中と静止時の情報取得の差異、およびそれが景観評価に影響することを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。建築計画26年度が最終年度であるため、記入しない。上述のように、東日本大震災を受けて、緊急避難時の経路選択の課題を本年度の研究に加えることにし、予備的に津波警報が出された地域の避難経路の調査を行ったため室実験及び市街地における実験の開始が遅れたが、予定した内容は一通り行うことができ、進行状況はおおむね順調といえる。シミュレーション実験で得られた物理的環境およびそこからピックアップする情報の効果について、現実の空間のさまざまな状況における経路移動行動実験を行いその影響を検証できた。また、その結果から実際的な歩行空間の問題解決に対する示唆を得ることができた。さまざまな状況における経路選択行動について、アンケートによりその傾向が把握でき、実験により環境要因との関連を究明するための仮説構築ができた。また、実験方法および分析方法についての検討も行うことができた。シミュレーション装置を用いた実験を引き続き行う。
低温プラズマ表面修飾技術による酸化チタン微粒子の環境浄化機能の改善に関する研究

1.酸化チタンの可視光応答性に及ぼす窒素イオン照射効果酸化チタン微粒子薄膜の可視光応答性に及ぼす窒素イオン照射(加速電圧2kV)効果について検討した。イオン照射温度298K、373K、473Kのいずれにおいても可視光吸収を示した。イオン照射温度298Kで窒素イオンドーピングによるTi-N結合の形成が認められ、可視光応答性が発現した。またイオン照射によりTi_<2p3/2>ピークが低結合エネルギー側にシフトしたことから、窒素イオンドーピングに伴って酸素欠陥が形成すると考えられる。またマグネトロンプラズマ処理における自己バイアス電圧を利用した窒素イオンドーピングについて検討した。放電出力の増加に伴い、また窒素ガス圧を低下させることにより、可視光吸収が顕著となった。ガス圧の低下により薄膜に衝突する際の窒素イオンエネルギーは増大し、ドーピングが比較的容易に進行すると考えられる。マグネトロン窒素プラズマ処理した酸化チタン薄膜について、可視光照射によるメチレンブルーの吸光度変化を検討した結果、可視光応答性は可視光吸収性と必ずしも対応せず、窒素イオンドーピングによるTi-N結合形成以外にも可視光応答性に影響する因子があることを示唆している。2.プラズマ重合層における耐熱性と光触媒作用に対する安定性、及びプラズマ重合層の可視光応答性の安定化に及ぼす効果空気中673Kで熱処理した後のプラズマ重合極薄膜層の拡散反射FT-IRスペクトルにおいて、si-cH_3伸縮振動に起因する吸収がほぼ消失したが、1050cm^<-1>1200cm^<-1>領域、700cm^<-1>900cm^<-1>領域にそれぞれブロードなピークが出現し、SiO_2-SiC類似構造に近づくと考えられる。またC_<1s>XPSスペクトルにおいて、284.5eVに対して282eVのピーク強度が熱処理後に相対的増加を示したことより、プラズマ重合層の耐熱性に起因してTi-C結合は熱的に安定化すると考えられる。酸化チタン微粒子表面に形成させたプラズマ重合層の耐光触媒特性について検討した。プラズマ重合層の元素組成比Si/Tiはキセノンランプ光照射時間に伴って減少したが、4時間以降でほぼ一定となり、耐光触媒特性を示すことを確認した。1.窒素ドープ酸化チタン微粒子の可視光応答の安定性最適化窒素プラズマ処理により調製した窒素ドープ酸化チタン微粒子の可視光応答の安定性を評価するために、窒素雰囲気及び空気雰囲気においてそれぞれ100°C400°Cで熱処理を行った。(1)窒素雰囲気熱処理熱処理温度に伴って顕著な可視光吸収を示したが、可視光応答性が消失する傾向を示した。窒素ドープ酸化チタン微粒子のXRD解析から、結晶格子歪が熱処理温度に伴って増大した。したがって窒素雰囲気熱処理により、酸化チタンからドープ窒素の脱離が起こり、酸素欠陥が形成されるといえ、また電子構造解析から可視光応答性消失の可能性を明らかにした。(2)空気雰囲気熱処理熱処理温度に伴って可視光吸収が減少し、可視光応答性も減少した。窒素ドープによる結晶格子歪は熱処理温度に伴って減少することから、熱処理により酸化チタンからドープ窒素が脱離すると同時に、空気中の酸素がドープされて元の未ドープ状態に回復し、可視光応答性が消失すると考えられる。2.酸化チタン微粒子表面に形成させた低温プラズマ重合層構造と可視光応答性の関係モノマーとしてオクタメチルテトラシロキサンを用いてプラズマ重合を行った酸化チタン微粒子表面層について、プラズマ重合時間30min以上でモノマー構造に由来する吸収が減少しシリカ類似構造により近づくことを明らかにした。プラズマ重合層のXPSC_<1s>スペクトルにおいて、282eV付近にピークが認められ、炭素原子が酸化チタンの酸素原子と置換することを確認した。電子構造解析によれば、炭素イオンがドープされた場合、窒素ドーピングと同様に価電子帯準位の上昇が起こることにより支持される。プラズマ重合酸化チタンを空気雰囲気400°Cで熱処理すると、よりシリカ類似構造に近づいた。しかし窒素ドープの場合と異なり、依然可視光応答を示したことから、炭素の脱離が抑制されることにより、可視光応答性の熱的安定性が発現すると考えられる。

2.プラズマ重合層における耐熱性と光触媒作用に対する安定性、及びプラズマ重合層の可視光応答性の安定化に及ぼす効果空気中673Kで熱処理した後のプラズマ重合極薄膜層の拡散反射FT-IRスペクトルにおいて、si-cH_3伸縮振動に起因する吸収がほぼ消失したが、1050cm^<-1>1200cm^<-1>領域、700cm^<-1>900cm^<-1>領域にそれぞれブロードなピークが出現し、SiO_2-SiC類似構造に近づくと考えられる。またC_<1s>XPSスペクトルにおいて、284.5eVに対して282eVのピーク強度が熱処理後に相対的増加を示したことより、プラズマ重合層の耐熱性に起因してTi-C結合は熱的に安定化すると考えられる。酸化チタン微粒子表面に形成させたプラズマ重合層の耐光触媒特性について検討した。プラズマ重合層の元素組成比Si/Tiはキセノンランプ光照射時間に伴って減少したが、4時間以降でほぼ一定となり、耐光触媒特性を示すことを確認した。
大腸がんにおけるｍＴＯＲＣ１経路の役割の解明

様々な種類のがんにおいて、細胞の成長・タンパク合成を制御するmTORC1経路の活性化が認められているが、大腸がんにおけるmTORC1経路の役割は十分解明されていない。本研究では大腸がんモデルマウスにmTOR阻害薬を投与し、大腸がん形成に与える影響を解析することで、mTORC1経路が大腸がんの治療標的になりうるか検討した。mTOR阻害薬投与は大腸がんの拡大を抑制し、モデルマウスの生存期間を延長させたが、悪性化の指標である浸潤そのものは抑制できなかった。mTOR阻害薬投与によりフィードバック経路が活性化していたことから、この経路を抑制する薬剤との併用が必要である可能性が示唆された。大腸がんの形成、浸潤・転移におけるmTOR経路の役割を解明昨年度はmTORC1経路の大腸がんに与える影響を検討するため、mTORC1阻害薬をApc/Smad4マウスに6週齢から14週齢までの8週間投与し、ポリープの拡大を抑制する事を確認した。一方、浸潤の度合いに関しては阻害薬投与群で抑制傾向が認められたが、大きなポリープが少ないため浸潤を測定する対象が十分得られていない可能性があることから、今年度では大きなポリープが出来る10週齢からmTORC1阻害薬を投与し、浸潤に対する影響を検討した。6週齢から投与した結果と同様、1.5mm以上の大きいポリープの形成は減少していたが、浸潤は抑制しなかった。より強力にmTORC1経路を抑制し、さらにmTORC2経路も抑制できるmTORキナーゼ阻害薬AZD8055をApc/Smad4マウスに投与し、大腸がんの形成、および浸潤に対する効果を検討した。mTORC1阻害薬によるポリープの拡大抑制効果は8週間の投与期間を必要としたが、mTORキナーゼ阻害薬は2週間の短い投与期間でも有意に大腸がん形成を抑制した。しかしながら、大腸がんの浸潤はmTORC1阻害薬と同様抑制効果は認められなかった。この結果は浸潤性の大腸がんがmTOR阻害薬に抵抗性を獲得している可能性を示唆している。mTOR阻害薬によるフィードバック効果を検討するため、受容体型チロシンキナーゼアレイを行ったところ、EGF受容体のリン酸化が亢進している事を確認した。さらに大腸がん細胞株にmTORキナーゼ阻害薬とEGF受容体阻害薬Erlotinibを併用し、それぞれ単独で処置するよりも強力に細胞増殖を抑制する事を確認した。以上の結果から大腸がんの浸潤などの悪性化進展においてはEGF受容体の活性化がmTORキナーゼ阻害薬に対する抵抗性をもたらす可能性を示唆している。マウス大腸がんにおけるmTORC1経路の活性化状態の確認Apc/Smad4マウスの腸管正常部および腸がん組織を摘出しウェスタンブロット法を用いてmTORC1経路に関わるタンパクのリン酸化状態を確認した。ここではmTORC1経路の基質であるS6リボソームタンパクのリン酸化をmTORC1経路活性化の指標とし、検討を行った。腸正常部と比較してポリープ(がん組織を含む)でS6タンパクのリン酸化が増加していた。同時にmTORC1阻害薬を投与したサンプルで検討したところS6タンパクのリン酸化の上昇は認められなかった。つまり腸管がん組織においてmTORC1経路が活性化していることを示している。また免疫染色法により、大腸がん組織におけるmTORC1経路活性化細胞を同定したところポリープ管腔側の腫瘍上皮細胞がリン酸化S6タンパク陽性であったのに対し浸潤先端の腺がん細胞では陰性である事を確認した。以上の結果はmTORC1経路が大腸がんの拡大には促進的に働くが、浸潤に対しては影響を与えない可能性を示唆している。大腸がんの形成、浸潤・転移におけるmTORC1経路の役割を解明mTORC1経路の大腸がんに与える影響を検討するため、mTORC1阻害薬をApc/Smad4マウスに6週齢から14週齢までの8週間投与し、ポリープの形成数と大きさ、および浸潤の度合いをプラセボ投与群と比較した。mTORC1阻害薬投与群でポリープ形成数に有意な差は認められなかったが、直径1.5mm以上の大きいポリープは有意に減少していた。この事から大腸がんの拡大にはmTORC1経路が重要な働きをしている事を示している。一方、浸潤の度合いに関しては阻害薬投与群で抑制傾向が認められたが、大きなポリープが少ないため、浸潤を測定する対象が十分得られていない可能性がある。従って次年度は大きなポリープが出来る週齢から解析する予定である。平成24年度に計画した1)大腸がんにおけるmTORC1経路の活性化状態の確認、2)大腸がんの形成、浸潤・転移におけるmTORC1経路の役割を解明は、上述の研究実績の概要で記載しきれない分も含め全て達成している。現在、平成25年度分並びに、新たに必要となった実験も含めて、平成24年度中にある程度進められている。

平成25年度は、現在計画している大腸がんのmTORC1経路の活性化機構の解明については既にSMAD4発現抑制細胞を樹立しておりこの細胞におけるmTORC1経路の活性化状況を確認、並びにmTORC1阻害剤を用いて、細胞の増殖や成長、浸潤に与える影響を検討する。一方Apc/Smad4マウスにおける、大腸がん浸潤のmTORC1経路の役割を平成24年度以上に検討するため投与時期の延期(平成24年度で行った614週齢に対し、平成25年度では12週齢から20週齢まで行い、浸潤しているポリープが多い状況でmTOR阻害薬の確認する)、並びに生存期間の延長を検討する。また最近では、より強力にmTORC1経路を抑制し、さらにmTORC2経路も抑制できるmTORキナーゼ阻害薬AZD8055が入手可能である。現在このmTORキナーゼ阻害薬AZD8055を入手し予備検討を行っている。その結果、Apc/Smad4マウスの腸管正常部並びに腫瘍組織でのmTORC1経路に加えmTORC2経路の活性化も抑制できている事を確認した。今後このmTORキナーゼ阻害薬AZD8055がApc/Smad4マウスのポリープ形成および浸潤にmTORC1阻害薬と比べどのように影響を与えるかを検討する。該当なし
重複型複眼光学系を用いた全方位・全焦点ギガピクセルカメラの開発

本研究では,重複像眼複眼光学系と画像再構成処理の融合に基づく全方位・全焦点カメラの開発を行った.イメージングシステムの視野及び被写界深度は収差により制限されるため,一般的に一台のカメラの一度の露光では三次元空間の限られた領域しか鮮明に撮像できない.視野及び被写界深度を全方位・全焦点に拡大できれば,広い三次元空間の高速かつ鮮明な撮像が可能となり,セキュリティや科学計測等に役立つ.重複像眼複眼光学系を球面構成することで,収差特性が物体の三次元位置に対して近似的に不変となる.このような状況下で得られる画像は,単一のフィルタを用いたデコンボリューションによる収差除去が可能である.この原理に基づく全方位・全焦点イメージングを,シミュレーション及び光学実験で原理実証した.また,撮像系だけでなく投影系においても同様の原理を適用できることを確認した.重複像眼複眼光学系は収差特性制御のために有用であるが,特殊な光学素子の正確な配置が必要となるため,実装コストが大きくなる.より簡便な実装を実現するために,重複像眼複眼光学系による位相変調作用を一般的なレンズアレイと信号処理の組み合わせに置き換える手法を提案した.提案手法に関して,光学実験による原理実証を行った.提案手法は,実装が簡便で,かつ機能/性能を計算機上で柔軟に切り替えられる変調イメージングシステムの実現に役立つ.また,提案するカメラを散乱体を用いてより小型に実装する手法を提案した.この提案手法について,FDTD法に基づくシミュレーションにより原理確認を行った.光学実験による実証が今後の課題である.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。カメラが高精細なイメージングを実現できる空間領域は、視野及び被写界深度により制限される。これらの制限の要因となる収差の問題の解決は、画像センシングの情報量拡大のために重要である。本研究では、視野及び被写界深度が拡張された全方位・全焦点カメラの実現を目指す。夜行性の生物にみられる球面状の重複像眼をカメラ光学系に応用することで、被写体の三次元位置に非依存となる結像特性を実現できる[T. Nakamura, Opt. Express, 20, 27482 (2012)]。重複像眼により得られる均一にボケた画像にデコンボリューションと呼ばれる鮮明化処理を適用することで、全方位・全距離に合焦した像を生成する。提案手法により、三次元空間の隅々にピントの合ったギガピクセル画像の取得が実現できる。今年度は、提案システムの具現化のための実装方式に関する検討を行った。生物の重複像眼を直接的に模倣するためには微細な屈折率分布レンズが必要となるが、現時点での同レンズの高精度な製造は困難であることが課題となっていた。そこで、今年度は、一般的なカメラ光学系に用いられる凸レンズと信号処理の組合せにより、重複像眼の結像と透過なイメージングを実現する技術を考案した。提案手法の効果は、シミュレーションや光学実験により実証された。現在の光学素子製造技術で実装可能な全方位・全焦点イメージング法を創出した点に意義がある。また、当初は重複像眼による撮像系の構築のみを検討していたが、提案手法における光学結像とデコンボリューションの順序を入れ替えることで、重複像眼を用いた投影系を構成できることを発見した。光学実験による実証を行い、重複像眼を用いた広い視野・深い被写界深度の投影が実現可能であることを示した。任意の三次元面に対して、非計測で鮮明な投影を実現できる点に意義がある。当初の目的であった、現在の光学素子製造技術で実装可能な重複像眼イメージング法の創出が達成されただけでなく、投影系への応用や、他方式のギガピクセルカメラとの比較検討も達成された。今後、実機構築による提案手法のデモンストレーションを行う。
放射線性骨髄炎における新規治療法の開発

放射線性骨髄炎は、頭頸部癌放射線治療における最も深刻な合併症である。発症すると難治性で、重篤な顎口腔機能障害や審美障害を余儀なくされる。しかし既存の治療法には合併症の報告が多く、未だ有効な治療法がない。最近の研究で、放射線照射による低酸素状態が関与していることが分かっており、“低酸素状態を改善する有効な治療法"が今求められている。われわれはこれまで“炭酸ガス療法"により組織の低酸素状態を改善させる研究を継続的に行ってきた。本研究では、in vitro、in vivoレベルでこの“炭酸ガス療法"が放射線性骨髄炎に有用であるかどうか検討する。