hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
粉体の摩擦を利用した微細表面形状創生と摩擦面への応用に関する研究

固体表面に表面微細形状を形成するために、専用の装置を開発して、工具と固体表面の間に硬質微細粉末を介在させて摩擦した。取り上げた固体材料は、アルミニウム合金、クロムモリブデン鋼およびステンレス鋼、また用いた微細粉末はSiC、Si、Cr(すべて#300メッシュ)およびキャリア粒子となるアルミナ粒子またはハイス粒子(いずれも平均粒径50μm)である。その結果、固体表面には精密ショットピーニング並みの微細形状が創生され、また微細粉末の層(改質層)が形成された。改質層は潤滑下において優れたフレッチング特性を示すことを明らかにした。本年度は、Al合金の表面(平面)に硬質粉末の1つである炭化珪素(SiC)の微細粉末を適用し、開発した特殊形状をもつ工具で摩擦することにより、微細表面形状の創成を試みた。その結果、短時間のうちに密度の高い微細凹凸(精密ショットピーニング処理のそれより高密度)が均一に形成されることがわかった。また、その過程でSiCが表層に埋込まれるとともに、Al合金から発生した摩耗粉との混合により、冷間溶着現象が生じて密着性の高い混合層が創生されることが分った。また、X線応力測定の結果、この混合層内には高い残留圧縮応力が生じることが分った。この改質材を、相手材として、調質した軸受鋼球(HV760)を相手材として、潤滑下でフレッチング試験を実施した。その結果、無処理のAl合金及び精密ショットピーニングにより創生された微細形状表面に比べて、本改質処理材はきわめて良好な摩擦特性を持つことが明らかとなった。従来、フレッチング状態下では、潤滑油が摩擦面に浸入しがたく、良好な潤滑が困難といわれているが、本改質材では、密度の高い微細凹凸が油溜(マイクロプール)となり、またSiCと軸受鋼との摩擦が低いため、このような優れた摩擦特性を示したものと考えられる。また、改質材側の耐摩耗も向上することが明らかとなった。ただし、軸受鋼側は、切削作用を受けやすくなることが判明した。今年度は、以上の平面への改質に加え、丸軸表面、円孔内面への改質方法を検討している。本年度は、丸軸(アルミ合金およびSCM調質鋼)表面に、Si微細粉末を工具による摩擦により被覆することを試みた。そのために、旋盤とミニフライス盤からなる独創性のある装置を開発した。また、Si粉末を丸軸と工具の接触部に連続的に送り込むために、工具形状を工夫するとともに、球状キャリア粉末をSi粉末に混ぜたものを用いた。予備試験の結果、球状キャリア粉末としては、直径50μm程度の硬質球(HSS粉末、Al203粉末など)が有用であることが分った。これら装置及び考案物を用いて被覆試験を行った結果、両丸軸には比較的密着力の高いSi被覆層が島状に創生されることが、EPMA分析、断面観察、微小硬さ試験などから分った。これらの摩擦処理材を、SUJ2製丸軸(Hv760)と組み合わせて交叉円筒方式の往復動摩耗試験を実施し、その耐摩耗性を調べた。摩耗試験は、無潤滑下および比較的粘度の低い鉱油潤滑下で行った。その結果、Si被覆層は、無潤滑下では耐摩耗効果はないが、潤滑下では優れた耐摩耗効果を持つことが判明した。また、相手材であるSUJ2に対する攻撃性もないことが分った。これらの事実は、摩擦を利用して比較的容易に耐摩耗性をもつ表面膜を作ることが可能であることを示唆しており、学術的、工業的意義は高く、また発展性が期待される。今後、摩擦による被覆層創生メカニズムを検討するとともに、セラミック硬質粉末を含む各種粉末を用いて実験を行い、その耐摩耗効果を調べたい。本年度は研究期間の最終年度であり、成果を社会に還元すべく次の研究を実施した。1.丸軸を改質するための試験装置の整備を行うとともに、同処理材が直ちに実機に適用できるようにすべく、後処理方法についても検討・技術開発を行った。具体的には、ステンレス鋼(SUS304)およびクロムモリブデン鋼(SCM435)の両基材について、CrおよびSi微細粉末をキャリア粒子となるハイス粒子およびアルミナ粒子(ともに平均粒子径50μm)と混合した粉末を適用し、表面改質を行った。その時の表面の特徴を、3次元粗さ測定、硬さ測定および元素分析などにより明らかにした。また、表面改質の耐摩耗効果を、交叉円筒方式の往復動摩擦試験およびフレッチング試験を行って調べた、その結果、表面改質の効果は、潤滑下で発揮されること、また海水中においても相手材との組み合わせを適切に選ぶことにより耐摩耗効果が得られることなどを明らかにした。2.開発した技術を実用化するためには、改質メカニズムの検討が必要である。

そこで、粉末の単純押し付け試験、制御された回数での押し付け-摩擦試験を行うとともに、改質面の詳細な観察と処理前後の粉末の性状を調べた。その結果、粉末による表面改質は供給された粉末が一定期間基材表面と工具の間に閉じ込められて、その間に粉末のさらなる微細化が生じ、その一部が埋入また冷間溶着することにより、微細表面形状の創生と部分的な被膜が創生されることを明らかにした。これらの成果を、学会で発表、また一部を学術論文として報告した。
安定同位体を用いた湖沼一次生産の新計測法開発と藻類生態解析への展開

富栄養化した湖沼である伊豆沼においては,湖内植生のうち大型高等植物としてハスを対象とした現存量を含めた季節的な消長や栄養塩循環についての観測を行った。この観測結果を基として湖沼の水質・植生環境の解析モデルを構築した。また,貧栄養湖の支笏湖および倶多楽湖と中栄養湖の琵琶湖を対象に,溶存酸素の三酸素同位体組成を使って総一次生産速度を定量し,硝酸の三酸素同位体組成を使って新生産速度(硝酸同化速度)を定量し,それらの差から再生生産速度を計算できないか試み,一次生産が最も活発な時期であると考えられる春先から夏までの間の各速度を見積もった。我が国の主要な水源となっているダム貯水池などにおける閉鎖性水域の水質管理では,藻類(植物プランクトン)が起因して生じる問題(代表的にはアオコや飲料水への異臭味発生)の解決が大きな課題となっている。解決に至る一つの鍵として,藻類増殖による一次生産量について,現場における時空間的な詳細な把握にあると考えられる。本研究では,新しい天然トレーサーとして注目されつつある三酸素同位体を用いて,閉鎖性水域における一次生産の計測方法の開発,および同位体組成を考慮した湖沼水環境のシミュレーションモデル開発について検討をする。今年度は,現地観測として富栄養化した貯水池(福島県にある三春ダム)や中栄養湖(琵琶湖),貧栄養湖(猪苗代湖)などにおける現地調査を中心に検討を進めた。三春ダムにおいては,プランクトン性藻類の季節的挙動に関する現地観測を行った.現地用計器を用いた水質や藻類現存量の鉛直観測および採水分析の結果から,藍藻が初夏から冬にかけては概ね優占種であった.特にMicrocystis属の優占が顕著であった.一次生産の推定法については,既往研究において取得されていた貧栄養湖(倶多楽湖,支笏湖)における硝酸性窒素の三酸素同位体分析結果に基づいた再生産および新生産の速度推定方法の検討を行った.また琵琶湖や猪苗代湖において新たに計測した溶存酸素の三酸素同位体組成を計測の上,このデータを用いて総一次生産を求める方法について検討を行った.我が国の主要な水源となっているダム貯水池などにおける閉鎖性水域の水質管理では,藻類(植物プランクトン)が起因して生じる問題(代表的にはアオコや飲料水への異臭味発生)の解決が大きな課題となっている。本研究では,新しい天然トレーサーとして注目されつつある三酸素同位体を用いて,閉鎖性水域における一次生産の計測方法の開発,および同位体組成を考慮した湖沼水環境のシミュレーションモデル開発について検討した。今年度は,現地観測として富栄養化した湖沼である伊豆沼や中栄養湖,貧栄養湖などにおける現地観測および水環境モデルの開発を行った。伊豆沼においては,湖内植生のうち,大型高等植物としてハスを特に対象とした現存量を含めた季節的な消長や栄養塩循環についての観測を行った。また,この観測結果を基として湖沼の水質・植生環境の解析モデルを構築した。植生の季節的な増加および枯死とその後の水中における枯死体の分解過程に関して,実績観測結果をよく説明しうるモデルを構築することができた。また,溶存酸素の三酸素同位体組成を使って総一次生産速度を定量し、硝酸の三酸素同位体組成を使って新生産速度(硝酸同化速度)を定量し,それらの差から再生生産速度を計算できないか試みた。貧栄養湖の支笏湖および倶多楽湖と中栄養湖の琵琶湖を対象に,同一年内に2回(春と夏)試料採取を行い,その間における湖水中の溶存酸素および硝酸の三酸素同位体組成の鉛直分布とその変化から,一次生産が最も活発な時期であると考えられる春先から夏までの間の各速度を見積もった。その結果,貧栄養湖の方が中栄養湖に比べて新生産の割合が低く、特にリン制限の極貧栄養湖である倶多楽湖の一次生産の大部分は再生生産によることが分かった。現地湖沼における調査について,生物化学的な検討(藻類現存量,同位体分析)については,概ね計画通りに実施することができたが,物理環境として特にガス交換に関する計測については,測定上の問題により十分にデータを得ることができなかった。水工学春季から初夏にかけて,ダム湖における調査を開始する予定である。特に培養試験を行い,藻類挙動と一次生産の関係をつかむことを考えている。またこれらのデータを用いて,できるだけ早い段階で解析モデリングの検討を実施する。研究費に関しては,効率的に利用をした結果で生じた未使用額であると考えられる。次年度のとりまとめに向け,現地観測費および研究分担者との打合せ旅費に活用し,研究の進展と成果とりまとめのために活用する計画を考えている。
学生の能動的学習を支援する電子部品管理システム「学びの引き出し」の構築

研究目的:本研究では、授業実験で使用するセンサ等の電子部品を収納する引き出し棚の在庫管理システム「学びの引き出し」を開発する。単に在庫管理だけでなく、過去の使用例や仕様書のデータベースと連携し、各部品に関する情報も入手できるものとする。本システムを高等専門学校電子情報系の学生実験に導入することにより、学生が実験に使用する電子部品について自ら学ぶ、能動的学習環境が整備し、学生の知的好奇心の刺激と創造性の向上をねらう。研究方法:まず、本校電子情報工学科4、5年生(79名)を対象に、電子部品とその管理方法に関する意見調査を行った。調査結果から、各部品の保管場所の案内や部品の詳しい情報を開示して欲しいという学生の意見を得た。そこで各部品の保管場所が分かりやすいよう分類シールを棚に貼り、さらに、タブレット端末とNFCタグを用いて学生が容易に使用したい部品の情報が分かるシステムを構築した。本研究では端末をかざすと電子部品の情報が表示されるNFCタグ付きの引き出しと、引き出しと連携した電子部品の管理機能データベースの開発に取り組み、これら二つの機能を合わせて「学びの引き出し」とした。研究成果:「学びの引き出し」の構築により、教材管理と能動的学習を支援する環境の整備を同時に実現することができた。また、本システムはPHPとMySQLを用いて構築していることから、本校のみならず他教育現場でも様々な用途で使用可能な、汎用性の高いシステムを構築することができた。
生体材料・医用材料として有用な培養細胞由来骨格筋モデルの創製

本年度は、研究実施計画に基づき、伸展による培養筋細胞制御についての研究を行った。すなわち、培養筋細胞C2C12をシリコン膜上に播種し、分化させた後、ストレックス社製ストレッチ負荷装置を用いて伸展刺激を行い、細胞形態、細胞機能について解析を行った。まず、10%程度の伸展率でサイクリック伸展刺激を負荷することにより、ストレス応答性MAPキナーゼ、AMPキナーゼなどの酵素が活性化することがわかった。また、伸展刺激を付加することにより、以前申請者らが発見した運動に応答して筋からの分泌が促進される運動因子(CXCケモカイン群)の発現が促進されることが明らかとなった。さらに、伸展刺激負荷時にストレス応答性MAPキナーゼのひとつであるJNKの阻害剤を添加したところ、この運動因子の産生は完全に抑制されることも明らかとなった(Nedachi他、AJPEM, 2009)。2年間の研究成果をまとめると、継代可能な均質な培養筋細胞を用いて、高度発達型培養筋細胞系、擬似的運動刺激系、伸展刺激系の開発に成功した。これらのモデルは、生体筋でみられる運動効果やストレッチ効果を少なくとも一部再現しており、特に運動効果やストレッチ効果を正あるいは負に制御する新規物質の探索など、様々な分野に有用な生体材料・医用材料であることが強く示唆された。本年度は、研究計画に従って高度発達型培養筋細胞の改良を行った。まず、培養液中の栄養成分、酸素分圧、電気パルス刺激条件などが筋分化や筋構造発達、筋収縮に及ぼす影響について調べた。その結果、培養液中に含まれるアミノ酸濃度及び電気パルス刺激条件の最適化に成功し、構造、収縮、筋タンパク質発現、代謝など様々な指標において「運動効果」を示す収縮筋細胞を培養細胞系で構築することに成功した(Nedachi et.al., AJPEMa, Nedachi et.al., AJPEMb)。さらに、ストレッチ培養装置による高度発達型培養筋細胞の伸展刺激についても解析を進めた。従来、筋収縮依存的なアクトミオシン系稼働によるATP消費が運動効果の本質であるとされてきたが、驚くべきことに、筋細胞の伸展を促進するだけでAMPキナーゼ活性化、ストレス応答性MAPキナーゼ活性化、そして運動因子産生量の増大など多くの運動効果が見られた(Nedachi et.al., submitted to AJPEM他)。この一連の「バイオ操作」によって得られたin vitroでの培養細胞由来骨格筋を用いた研究結果は、骨格筋の「収縮」の副次作用として捉えられてきた「伸展あるいは弛緩」が運動作用の発現に大きな役割を果たしている可能性を示している。来年度も、現成果をさらに発展・公表していくとともに、培養細胞を用いた新規系の構築による生理・病態モデル作製を鋭意推進していきたい。
多剤耐性白血病に対するあらたな分子標的治療法の開発

慢性骨髄性白血病(CML)およびフィラデルフィア染色体陽性急性リンパ性白血病(Ph+ALL)治療薬として注目されているチロシンキナーゼ阻害剤グリベックはABLチロシンキナーゼのATP結合部位にATPと拮抗的に結合し,その活性を阻害する。CMLに対するSTI571の臨床成績が蓄積されるにつれ、治療開始後6ヶ月以内にcomplete cytogenetic responseが得られる症例では生存期間が延長するが、そうでない症例ではST1571に対して耐性を生じ易いことなどが知られいかにしてPh+クローンをはやく減少させるかが予後と関連することが明らかとなって来た。われわれは、本来骨粗鬆症治療薬であるビスフォスフォネート製剤(BP)のなかで第3世代と呼ばれるR_1側鎖に窒素原子を含む環状構造を有する分子、ゾレドロネート(ZOL)が、RAS関連蛋白のプレニル化を抑制することで同蛋白の活性化を阻害し、単剤で白血病細胞にアポトーシスを誘導する効果があることを明らかにした。この抗腫瘍作用はp53非依存性で、多剤耐性の原因となるP糖蛋白の発現に左右されない。加えて、グリベックの抗腫瘍効果をZOLが相乗的に増強させることをin vitroおよびin vivoで明らかにした。さらに、グリベックに耐性となったCML患者新鮮白血病細胞の増殖を抑制し、耐性克服の有力な治療戦略を開発した。この相乗効果は、両分子の細胞周期上における作用点が異なるために生じると考えられた。ZOLは通常の投与量で骨髄に集積してきわめて高い濃度を維持し、白血病細胞の増殖を著明に抑制することを示した。現在、上記の研究成果を臨床応用すべく(トランスレーショナル・リサーチ)、臨床試験研究を計画している。
改良版食品摂取の多様性得点の開発と妥当性および有用性の検討

本研究では、現在の日本人高齢者の食品摂取の多様性を適切かつ簡便に評価可能な『改良版食品摂取の多様性得点』を開発し、その妥当性およびフレイル予防に対する有用性を検証することを目的に、今年度は既存の食事調査データをもとに以下の検討と食事記録調査を行った。2012年鳩山コホート調査または2013年草津縦断調査に参加した65歳以上の地域在住高齢者1089名を解析対象とした。栄養素等摂取量および食品群別摂取量は、簡易型自記式食事歴法質問票(BDHQ)を用いて調べた。DVSは、熊谷らのDVS(日本公衛誌、2003)を用い、改良版DVSはDVSの構成食品である10食品群の各摂取量について、男女別の摂取量の中央値に対して多い場合(中央値以上)を1点・少ない場合(中央値未満)を0点とした合計点(0-10点)として算出した(MDVS1)。食事の質の評価指標として、The Nutrient Rich Foods Index9.3に基づき、砂糖を除く11項目の栄養素摂取量について、「日本人の食事摂取基準(2015年版)」における推奨量に対する比率の平均値をとり、Overall nutrient adequacy score(ONA)得点を算出した。さらに、MDVSは、ONA得点に対する予測精度を高めるため、DVSの10の構成食品のほか、穀類、その他の野菜摂取量を追加し、重回帰分析の標準化係数で重みづけして算出した(MDVS2)。分析の結果、DVSとONA得点の間に有意な相関関係がみられたが、MDVS1とMDVS2ではDVSより強い関係がみられた。ONA得点を従属変数とした重回帰分析における調整済みR2乗は、DVSやMDVS1に比べ、MDVS2で高く、ONA得点に対する予測精度が高まった。摂取量を加味し、構成食品の追加や各構成要素の重みづけにより、食事全体の質をより反映できることが示された。既存の食事調査データをもとに、一定の対象者数を確保し、改良版DVSの開発にむけた検討ができた。得られた成果については、国内学会にて発表を予定している。改良版DVSの血液バイオマーカーに対する妥当性のほか、他地域での妥当性および前向き研究により健康アウトカムに対する予測妥当性を検討する。また、地域の介護予防・フレイル予防の現場等での汎用性をふまえ、改良版DVSの開発に取り組む。食事調査の実施に係る経費の一部を研究室内の別予算から支出することができたため、研究費の使用額が減少した。次年度実施予定の血液バイオマーカーの測定が高額であるため、余剰分はその予算として使用予定である。
石灰化を指標とした修復象牙質形成過程における象牙芽細胞の分化機構の解明

報告者らは、歯髄は象牙質の形成と維持に関与しており、修復象牙質歯髄の創傷治癒過程の結果形成されるもので、象牙芽細胞以外の歯髄細胞が関与すると考えた。本研究では、修復象牙質形成過程における象牙芽細胞の分化機構を明らかにすることを目的とした。実験では、ラットの上下顎臼歯部をラウンドバ-にて髄腔開拡後水酸化カルシウムで覆髄処置を行い、修復象牙質形成局所における遊走細胞を単球走化性因子(MCP-1)を指標として、アルカリフォスファターゼ(ALP)、TypeI,IIIコラーゲン、オステオポンティン(OPN)及びオステオカルシン(OCN)の検索を行った。その結果覆髄直下の歯髄組織は、処置後2日目で多形核白血球を中心とした炎症性細胞浸潤が認められたが、その後炎症性細胞浸潤は消退し4日目及び7日目では未分化間様細胞の分裂、増殖が著明に認められた。14日目では骨様象牙芽細胞、28日目では新生象牙質芽細胞が認められた。ALP、TypeIコラーゲンは処置後7日から28日、OPN、OCNは14日から28日に認められた。以上の結果から、未分化間様細胞が分化して象牙芽細胞になる際に骨様象牙質がその誘導因子として作用しているものと考えられる。また、14日から28日にかけて認められたOPN、OCNについては、石灰化開始後に生じる石灰化に非コラーゲン性タンパクが必要であることから、これらが重要な役割を持つ可能性が示唆された。
非線形拡散方程式系および関連する界面問題の解析

本研究において得られた研究成果は、次のような準線形拡散項を含む反応拡散方程式系に対する定常問題と非定常問題に対するものに大別される。このシステムは同一領域で生存競争する2種類の生物の棲み分け現象を記述する数理モデルとして有名である。未知関数u, vは個体数密度を表わし、f, gはu, v間の相互作用を表し、Lotka-Volterra型の競合モデルまたはprey-predatorモデルを扱う。(1)非線形拡散(cross-diffusion)を伴う上記モデルに対する非定常問題に対しては、時間大域解の存在に関する既知の結果は空間次元が2以下のケースに限られていた。本研究では、α,γ>0の場合、他の方程式の拡散項が線形(β=δ=0)ならば、空間次元や初期データの大きさと無関係に大域解が一意的に存在すことを示すことができた。うまくいった理由は、システムを準線形放物型方程式と半線形放物型方程式に分解し、各方程式についての基本解評価とself-diffusion項をフルに活用したアプリオリ評価を効果的に組み合わせた点にある。この方法はδ>0のケースにも適用することができ、空間次元が5以下の場合に大域解の一意的存在を示すことができた。(2)上記モデルに対する定常問題について、正値定常解は共存解として数理生態学的に大きな意味があり、その個数を知ることは重要な問題である。本研究においては同次Dirichlet境界条件下、いかなる条件で複数個の共存解が存在しうるか、を集中的に調べた。その結果、線形拡散で相互作用が非常に大きい競合モデルや、非線形拡散(cross-diffusion)の効果が非常に大きいというprey-predatorモデルにおいて、複数個の共存解が存在し得る条件を明らかにすることに成功した。今年度の研究成果は、、Lotka-volterra型の反応拡散方程式系の正値定常解に関するものが中心である。この系における反応項f,gは二つの未知関数u,vの相互作用を表している。その相互作用の仕方によって、競合型モデルとなったり、捕食者と被捕食者の関係を扱うprey-predator型モデルになったりする。(1)Lotka-volterra型の競合モデルに対する反応拡散方程式系の正値定常解は、数理生態学分野においては共存解として大きな意味がある。本研究においては同次Dirichlet境界条件下で共存解が存在するための十分条件や共存解の一意性・非一意性を理論的および数値解析的に調べた。相互作用の係数がある一定の条件をみたすときには、拡散係数をパラメータとみると必ず共存解が2個以上存在する範囲のあることが理論的に明らかになった。とりわけ、相互作用が非常に大きいときには拡散係数が小さくなるにつれてより多くの共存解が出現することを示すことができた。これは既存の解の多重性に関する結果に新しい視点を与えるものである。さらに、Newton法を応用したスキームにより数値解析的に共存解を構成し、解が分岐していく様子をパラメータの変化に応じて追跡することができた。(2)通常のprey-predator型のLotka-Volterraモデルについては正値定常解が存在するための必要十分条件はよく知られている。そこで、本研究では非線形性をFitzHugh-Nagumo型の3次関数としたとき、定常解が現われる必要条件や十分条件にどんな変化が起きるか調べはじめた。解の多重性や安定性の交代などの点も含め、さらに数値実験も交えた解析を進めていきたい。今年度の研究成果は、次のような準線形拡散項を含む反応拡散方程式系u_l=Δ[(1+αν)u]+uf(u,ν),ν_l=Δν+νg(u,ν)に関するものが中心である。

このシステムは生存競争する2種の生物の棲み分けを記述する数理モデルとしてShigesadaらのグループによって提案されたものである。未知関数u,νは個体数密度を現し、非線形拡散項はランダムな拡散に加え、密度にも拡散が依存していることを意味している。反応項f,gはu,ν間の相互作用を表し、競合型モデルであるか、または捕食者と被捕食者の関係を扱うprey-predator型モデルである。(1)Lotka-Volterra型の反応項を持つShigesadaモデルに対する時間大域解の存在については、従来知られている結果は空間次元が3以下のケースに限られていた。また、空間次元についての制約をはずそうとすると、反応項に関する制約条件が必要であった。このような状況下で、本研究では空間次元や初期データの大きさに制限をおかなくても時間大域解が一意的に存在することを示すことができた。うまくいった理由は、システムを準線形放物型方程式と半線形放物型方程式に分解し、それぞれの方程式について交互に基本解評価を効果的に適用したためである。今後は、大域解の一様有界性を示すことや解の漸近挙動の解析などの重要なテーマを研究したい。(2)Shigesadaモデルに対する定常問題について、正値定常解は共存解として大きな意味があり、解が存在するための十分条件については研究代表者達によってある程度の結果は知られている。本研究においては同次Dirichlet境界条件下で共存解がいくつ存在するかを集中的に調べた。その結果、非線形拡散の効果が非常に大きいという特別な状況下ではprey-predatorモデルについて共存解が3個以上存在し得ることを示した。解の個数を調べる間題は今後も数値実験と平行しながら進めていきたい。今年度の研究テーマは、次のような準線形拡散項を含む反応拡散方程式系に対する定常・非定常問題の解析である。このシステムは同一領域で生存競争する2種の生物について、棲み分け現象を記述する数理モデルとしてShigesadaらのグループによって提案されたものである。未知関数u, vは個体数密度を表わし、非線形拡散項は通常の拡散に加え、個体数密度にも拡散が依存することを意味している。反応項f, gはu, v間の相互作用を表し、Lotka-Volterra型の競合モデル、またはprey-predatorモデルを扱う。(1)Lotka-Volterra型の反応項を伴うShigesadaモデルに対する時間大域解の存在について、従来知られている結果は空間次元が2以下のケースに限られていた。また、空間次元についての制約をはずそうとすると、反応項に関する仮定が必要であった。本研究では、α,γ>0の場合、別の方程式の拡散項が線形(β=δ=0)ならば、空間次元や初期データの大きさと無関係に時間大域解が一意的に存在することを示すことができた。うまくいった理由は、システムを準線形放物型方程式と半線形放物型方程式に分解し、それぞれの方程式についての基本解評価とself-diffusion項をフルに活用したアプリオリ評価を効果的に組み合わせた点にある。この方法はδ
ＳＲＳＦ遺伝子のＰＴＣバリアントを介した大腸がん悪性化の分子基盤

選択的スプライシング調節因子SRSF遺伝子群より転写される、premature stop codon (PTC)を含むPTCバリアントRNAの細胞内機能の解析を行った。大腸がん細胞株HCT116において酸化ストレス応答性PTCバリアントの同定、さらにヒト大腸がん組織において高発現するPTCバリアントのスクリーニングを行った。また核内において、PTCエクソンに特異的に結合するRNA bindingタンパク質を質量分析法により網羅的に解析した。選択的スプライシングは、細胞内シグナルに応答して遺伝子発現を調節する機構である。近年では選択的スプライシング異常と発がんや神経疾患、代謝性疾患との関連性が注目されている。本研究では、選択的スプライシング調節因子Tra2 betaを含むセリン/スレオニンスプライシング因子(SRSF)ファミリーより生成される、中途ストップコドン(PTC) mRNAバリアントに内在された新たな機能の解明を目指した。平成25年度の研究においては、1.ヒトSRSF3遺伝子より、酸化ストレスにより選択的に生成されるPTCバリアントから翻訳されるtruncatedなタンパク質は、炎症性サイトカインの転写調節に関与することを見出した(Am J Physiol Cell Physiol. 2013, J Med Invest. 2013にて報告)2.ヒトTRA2B遺伝子より転写されるPTCバリアントであるTra2 beta-4をビオチンラベル化し、直接相互作用する可能性のあるRNA結合タンパク質を質量分析法により10種類スクリーニングし、ウエスタンブロットにより確認した。3. 24例の大腸がんpairedtissueパネルを用い、Tra2 beta-4 RNAの発現量が癌組織において正常組織で比較し、有意に亢進していることを見出した。4.肝・肺・乳がんを含む7種の癌パネルを用い、Tra2 beta-4 RNAの発現パターンのプロファイリングを行った。以上のことから、SRSFファミリータンパク質の新しい細胞内機能を見出した。さらにPTCを持ちタンパク質に翻訳されないTra2 beta-4 mRNAが大腸がん細胞において機能性RNA分子として作用する可能性があるという新たな知見を得ることが出来た。選択的スプライシング反応は、ゲノムの多様性を生み出すとともに、細胞内シグナルに応答して遺伝子発現を劇的に変化させる。近年、ヒト全遺伝子の約95%以上の遺伝子が、選択的スプライシングにより調節されていることが報告され、選択的スプライシング異常と発がんや神経疾患の関連性が注目されている。本研究では、選択的スプライシング調節因子Tra2 betaを含むセリン/スレオニンSplicing factor (SRSF)ファミリーより生成される、PTCバリアントに内在された新たな機能の解明を目指す。平成24年度の研究においては、3. PTCバリアントであるTra2 beta-4 RNAは、大腸がん細胞株HCT116及びヒト大腸がん組織に高発現することをin situハイブリダイゼーション法及びリアルタイムPCR法により見出した。4.ビオチンでラベルしたTra2 beta-4 RNAを用いて、直接相互作用する可能性のあるRNA結合タンパク質を質量分析法によりスクリーニングし、ウエスタンブロットにより確認した。中途ストップコドン(PTC)を持ちタンパク質に翻訳されないTra2 beta-4 mRNAが大腸がん細胞株において機能性RNA分子として作用する可能性があるという新たな知見を得ることが出きた。申請時に記載した目的のうち、「PTCバリアントの発現誘導のメカニズムの解明」については、PTCエクソンに特異的に結合し、PTCバリアントのスプライシングを調節する可能性のあるRNA結合タンパク質を質量分析法において、すでに同定することができた。また、研究目的の「PTCバリアントの発現異常と消化管の発がんとの関連」については、ヒト検体Tissueパネルを用い、消化管がんとSRSFファミリーの各PTCバリアントの発現量の相関を解析することができた。以上のことから、当初の研究の目的のために、実験はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究課題の今後の推進方策については、2年目の当初の計画研究の通り、「PTCを含むエクソンの機能配列および標的分子」を中心に進める予定である。実験に必要なPTCバリアントの過剰発現系およびノックダウン系の樹立はすでに終了している。今後は免疫沈降とChIRP法、マイクロアレイおよび次世代シークエンスを組み合わせ、PTCバリアントと相互作用するRNAターゲットを網羅的に解析する。さらに、リアルタイムPCRを用いターゲットRNAのバリデーションを進める予定である。次年度は、本研究の最終年度でもあり、申請時のすべての研究目的を達成することを目標とする。次年度の主な研究計画である、「PTCバリアントの発現異常と消化管の発がんとの関連」については、ヒト検体cDNAパネルおよびヒト消化器がん組織検体を用いて、免疫染色およびin situハイブリダイゼーションにより解析する。現時点で、当初の目標検体数の3分の1の解析が終了しており、残りは解析中であり、十分に次年度内に目標を達成できると考えている。さらに、研究成果を報告するため、学会発表を予定している。国際誌への論文発表のため、投稿料としても使用予定である。
非対称粘性下におけるモデル生体膜の変形機構

細胞は、絶えず外界と膜を介した物質やエネルギーのやりとりを行いながら、生命活動を維持している。それゆえ、非平衡条件下での膜系の構造と物性を理解することは、生命を物理的に理解する上で必要だといえる。近年、細胞膜の基礎となる脂質2分子膜小胞(ベシクル)に、細胞膜の持つ構造的特徴や細胞内外の環境因子をボトムアップ的に付与し、それに応じた構造や形の変化を解析することが可能となってきている。実際に我々は、膜タンパク質モデルとして高分子結合型脂質を添加すると細胞の脂質ラフトのようなナノドメインが安定して形成されること(Yanagisawa et al., 2012 Softmatter)や、光応答性脂質を添加したベシクルに光照射すると膜組成に応じた崩壊が生じること(Diguet, et al,ら2012 J.Am.Chem.Soc.)、蛋白質発現系をベシクルに封入すると遺伝子発現が膜によって加速されること(Kato et al, 2012 Sci.Rep.)などをこれまでに報告してきている。こうした研究の流れを発展させて、本研究では細胞内外が異なる粘性流体で占められている点に注目し、それをベシクルで再現した上で、膜内外の粘性の違いが膜の物性や変形へ及ぼす影響を解析した。初めに、高粘性であるゼラチンとPEG (polyethylene glycol)を溶解した2成分高分子水溶液をベシクル内に封入し、内部構造形成に伴う膜変形を観察した。この系は、水溶液中では温度低下に伴ってマクロに2相分離するが(論文投稿中)、ベシクル内では膜との相互作用によって、膜変形と相分離がカップルした新規な非平衡パターンを示すことを見出した(第67回日本物理学会年次大会にて発表)。また細胞のように、膜直下を高分子ゲル、内部をゾルで覆われたパターンも見られている。以上の結果は、細胞がどのように内部構造と形を共に制御しているのか、という機構を理解する上で重要な結果であると言える。
生殖腺の形成に不可欠な転写因子の翻訳後修飾による活性調節機構の解析

Ad4BP/SF-1は、生殖腺と副腎の形成に必須な核内受容体型転写因子である。Ad4BP/SF-1の相互作用因子としてSUMO化修飾に重要な因子が同定されたことから、Ad4BP/SF-1のSUMO化による活性調節機構について解析した。Ad4BP/SF-1は培養細胞内およびin vitroにおいてSUMO化されることが明らかとなり、さらに、2か所のSUMO化されるリジン残基を同定した。SUMO化されるリジンをアルギニンに置換したAd4BP/SF-1の転写活性を野生型と比較すると、他の転写因子との間にみられる相乗的な転写活性化が抑制されている可能性が示唆された。Ad4BP/SF-1はSUMO化されることにより、DNA結合活性や他のタンパクとの結合活性が阻害されないことを確認しており、SUMO化による転写活性の抑制には、何らかの抑制性の因子を介するものであると考えられた。そこで、Ad4BP/SF-1のSUMO化による転写活性の抑制機構を明らかにするため、SUMO化Ad4BP/SF-1に結合する因子の同定を試みた。大量の浮遊培養細胞より核抽出液を調製し、in vitroにおいてSUMO化したAd4BP/SF-1とのpull down assayを行ったところ、SUMO化Ad4BP/SF-1特異的に結合する一つの因子を見いだした。質量分析法により同定した因子は、ATPaseドメイン構造よりクロマチンリモデリングファクターであると推測された。現在までに、同定した本因子を培養細胞に強制発現させ、核抽出液を用いたpull down assayにおいて、SUMO化されたAd4BP/SF-1との結合が確認できた。今後は、本因子の解析を通じて、SUMO化による転写調節のクロマチンリモデリングを介する新たな機構が明らかになるものと考えられる。Ad4BP/SF-1は生殖腺と副腎の形成に必須な核内受容体型転写因子である。Ad4BP/SF-1の相互作用因子としてSUMO化修飾に重要な因子が同定されたことから、Ad4BP/SF-1のSUMO化修飾による活性調節機構について解析した。培養細胞内およびin vivoにおいてAd4BP/SF-1はSUMO化されることを明らかにした。一方、ある種の転写因子には協調的な転写活性化を抑制するsynergy control (SC) motifと呼ばれる領域が存在する。SC motifをもつ多くの転写因子でその領域内のリジン残基がSUMO化されること、またこのリジン残基が協調的な転写活性化の抑制に重要であることが報告されている。Ad4BP/SF-1にはSUMO化を受ける2つのリジン残基が存在し、1つはSC motif内に存在した。SC motif内のリジン残基をアルギニン残基に置換したSUMO化を受けない変異体では協調的な転写活性が増加したことから、Ad4BP/SF-1の協調的な転写活性化がSC motif内のSUMO化を介して抑制される可能性が示唆された。さらに、Ad4BP/SF-1と協調的な転写活性化を行うSox9にもSC motifが存在し、SC motif内のリジン残基でSUMO化されることが確認された。Ad4BP/SF-1とSox9両者のSUMO化を受けない変異体では協調的な転写活性の増加を認めたことから、異種の転写因子間での協調的な転写融化にもSC motif内のSUMO化を介した抑制メカニズムの存在が示唆された。この結果は、SC motifおよびSUMO化を介した異種の転写因子間での制御を示した初めての例である。SC motifは複数の転写因子で保存された領域であり、転職の一般的なメカニズムとして新たな知見を得たものと考えられる。
可算無限個からなる離散情報構造に対するユニバーサル符号の構成法に関する研究

本研究では,情報源アルファベットの要素が,単にテキストの文字,量子化された音声の振幅,画像の輝度、彩度という離散有限値データに限定されず,計算機科学においてしばしば出現する、整数、木,グラフ,ヤング・タブローなどの可算無限個からなる離散情報構造を備えたもののユニバーサル符号化を探求した.可算無限個からなる離散情報構造として2分木の符号化の理論的解析を完成させ,k分木、ベクトルk分木へと研究の対象を拡大して,ユニバーサルデータ圧縮に有用な離散情報構造の探求を続けた.さらに,木構造クラスを部分集合として含む,Young Tableauxへと研究を深めていった.2分木は2xnの矩形Young Tableauxに対応させることが出来るが,k分木、ベクトルk分木などは一般に通常の意味のYoung Tableauxに対応させることはできない.しかし,拡張Young Tableauxという概念を導入するとk分木,ベクトルk分木を表現することが可能となり,一般木の新しい符号化の導入に示唆を与えることができた.さらに,Young Tableauxを多次元(とくに3次元)へ拡張することにより,多様な可算無限個からなる離散情報構造の利用の可能性と,多次元Tableaux数え上げHook公式の不成立,Bumping算法の拡張の意味などに関する知見を得ることができた.これらの結果は、いくつもの国際的な会議において発表され、計算機科学にみられる離散情報構造そのものの符号化を情報理論的観点から探究し,ユニバーサル・データ圧縮に直接適用可能な新しい整数符号化の設計指針をあたえるという意味で注目を浴びている.これらの理論的研究とともに,近年注目されている誤り訂正符号である低密度パリティ検査符号の構成及びその復号について;またセキュリティ保護一手法であるステガノグラフィーおよび,電子透かしについて実験的な検討を行った.本研究では,情報源アルファベットの要素が,単にテキストの文字,量子化された音声の振幅,画像の輝度、彩度という離散有限値データに限定されず,計算機科学においてしばしば出現する、整数、木,グラフ,ヤング・タブローなどの可算無限個からなる離散情報構造を備えたもののユニバーサル符号化を探求した.可算無限個からなる離散情報構造として2分木の符号化の理論的解析を完成させ,k分木、ベクトルk分木へと研究の対象を拡大して,ユニバーサルデータ圧縮に有用な離散情報構造の探求を続けた.さらに,木構造クラスを部分集合として含む,Young Tableauxへと研究を深めていった.2分木は2xnの矩形Young Tableauxに対応させることが出来るが,k分木、ベクトルk分木などは一般に通常の意味のYoung Tableauxに対応させることはできない.しかし,拡張Young Tableauxという概念を導入するとk分木,ベクトルk分木を表現することが可能となり,一般木の新しい符号化の導入に示唆を与えることができた.さらに,Young Tableauxを多次元(とくに3次元)へ拡張することにより,多様な可算無限個からなる離散情報構造の利用の可能性と,多次元Tableaux数え上げHook公式の不成立,Bumping算法の拡張の意味などに関する知見を得ることができた.これらの結果は、いくつもの国際的な会議において発表され、計算機科学にみられる離散情報構造そのものの符号化を情報理論的観点から探究し,ユニバーサル・データ圧縮に直接適用可能な新しい整数符号化の設計指針をあたえるという意味で注目を浴びている.これらの理論的研究とともに,近年注目されている誤り訂正符号である低密度パリティ検査符号の構成及びその復号について;またセキュリティ保護一手法であるステガノグラフィーおよび,電子透かしについて実験的な検討を行った.文献"When the entropy function appearsin theresidue"では,調和和の一般化ディリクレ級数はときにエントロピー関数を含んだ留数をもつ有理形関数となる。偏りのあるコインによるベルヌイ分枝過程を解析することにより、2値エントロピー関数が留数に現れる典型的な示すことができる。さらに、一般の偏りのあるサイコロで分枝が実行されるK分ベルヌイ分枝過程に一般化して研究を展開している。文献"A Survey on Coding of Trees"では,計算機科学と情報理論の研究において、木と呼ばれる組み合わせ構造に頻繁に遭遇する。このとき、色々な種類の木を符号化するための効率的な手法を構築することは重要である。この論文では、木の符号化の技術を概観し、それらの性能を解析している。文献"Percolation on k-ary Tree"では,木の上を、根から出発し、確率pでk本の枝を延ばし、確率q=1-pで葉となって停止するという実験を行う。このとき、pが1/k以下の非負の実数であれは、確率1で有限の木が得られ、そうでなければ木が無限に成長する確率は正であることが示される。前者の場合、木の大きさに期待値はエントロピーで表現される。後者の場合、無限に成長する確率を解析的に表現することができる。本年度は,本研究の目的を達成するために次に示す基礎的な個々の研究を行なった.1)論文"Some Considerations on Trapdoor Channel"においては,記憶をもつ通信路の典型的な例である落し戸通信路の通信路容量について、以前求めたn次の入出力行列の再帰関係に関して考察を深め、通信路容量の値はEulerのGamma定数にかなり近いこと、しかし、その値には収束していかないことを実験的に示した。2)論文"One Bit Reduction of Arithmetic Codes"においては,通常の算術符号にはわずかではあるが冗長なビット.が混入している。それを計算の複雑度を増さないで取り除く工夫を論じている。

3)論文"A Tree Source and its Entropy"においては,通常、データ圧縮の議論の対象は有限の個数の文字集合をアルファベットとする情報源である。ここでは、木という組み合せ論的構造自身がシンボルであるアルファベットをもつ情報源のデータ圧緬について研究している。木の生成アルゴリズムを定義し、木の節点が有限個で停止し、有限木の得られる確率、無限木となってしまう確率を厳密に解析的に求めた。このことにより、有限木の得られる場合には、木情報源のエントロピー概念が定義でき、それが生成された木に対する平均符号語長の限界を与えていることが示されている。4)論文"A Survey of Multi User Information Theory"においては,当該国際会議において、マルチユーザ情報理論の歴史と現況、未解決問題について基調講演を行った。また,以下の研究も行なった.正則低密度パリティ検査符号として提案している修正プライム系列符号を用いたLDPC符号の性能を評価した。この符号は、様々な符号パラメータを設定できる所が利点であるが、その中で特に良い符号構成方法を与える構成指針を求め、よく知られるMackayの符号と比べて良い特性を持つ符号が実現できることを示した。次に,低密度パリティ検査符号の復号方法として知られるSum-Product復号の復号特性を改善する方法を検討した。その結果、少ない繰り返し回数で、誤り率特性に優れた復号結果が得られる復号順序制御の方法を導いた。最後に,情報理論や計算機科学なとの各分野の第一線の研究者による講演及び研究者同士の国際的な交流を目的とした第三回国際アジアヨーロッパワークショップ(2004/06/2528)を主催側として開催に努めたことを記す。ドイツ・ビーレフェルト大学のアルスウェーデ教授が主宰するプロジェクト「情報伝達の一般理論と組み合わせ論」の最終会議に2004年4月に参加し、"Some Considerations on three dimensional Young Tableaux"を発表した。これまで2次元のYoung Tableauxは、その数え上げのHook公式、SchenstedによるBumping算法などを通して置換群の構造の解明に大きな基本概念としてとらえることもでき、また、計算機科学で頻繁に現れる木などの組み合わせ論的構造の集合を表現するのにその一部が用いられてきた。この単純であるが、豊かな構造をもつ2次元のYoung Tableauxを多次元に拡張すると、Hook公式、Bumping算法などはどのように変形されるべきかについて考察を加えた。2004年10月イタリア・ビアラッジオで開催された第4回アジア・ヨーロッパ情報理論ワークショップでは、2分木によらず、k分木、ベクトルk分木を2次元のYoung Tableauxとして対応させる仕方について論じた。
19世紀末フランスにおける「家庭教育」像

本研究は、19世紀末フランスにおける家庭教育像を、雑誌メディアを史料して考察したものである。19世紀末、すなわち第三共和政期前半は、近代公教育体制が成立すると同時に、女性誌や家庭誌等の日常生活に密着した雑誌メディアを通じて、家庭教育をめぐる規範やイメージが量産された時代である。学校教育と家庭教育が急速に大衆化の道を歩んだ当時の家庭教育像を考察することは、家庭の教育役割が問い直される昨今の社会状況を再考し、家庭教育の今後を探るための糸口となると考える。本研究では、共和主義的な立場に立った家族向け週刊誌『ラ・ファミーユ』La Famille(1879-1921)と保守ブルジョワ的な色彩が強く、女性向けメディアの中では最多の発行部数を誇っていた家庭誌『ル・プチ・エコー・ド・ラ・モード』Le Petit Echodela Mode (1879-1983)の二誌を主な分析対象とした。ここから明らかになったのは、以下の二点である。第一に、学校教育の対概念としての家庭教育のあり方が語られるようになる中、それに伴って、母親の愛情に特徴づけられる家庭教育イメージが広範に流通したことである。第二に、前史においてカトリック教会の影響を顕著に受けていた女子教育については、女子中等教育の公教育化という制度的転換を契機として、それまで家庭教育を自明としなかった下位階層にそれを広めようとする動きがあったことである。本研究は、公教育成立期の家庭教育た光を当てたという点で、従来の教育史研究が学校教育に傾倒しがちであったという研究状況を一歩進めたと言える。第一に、近代フランスにおけるプレス・ファミリアル(家庭誌、家族誌)の系譜を探ることを通して、famille家族/家庭という概念が、当時の雑誌メディアにおいてどのように表出しているかを考察した。その結果、familleを掲げた雑誌には家族向け読み物雑誌と女性向け家庭誌の二つの系譜があることが明ちかになった。前者は、家族構成員それぞれに読まれることを意図し、父・母・子の親密性を礼賛している。一方後者は、女性の生活空間であった家庭を中心軸に据え、その実用化や合理化に役立つ情報を提供することを目的とした。第二に、週刊誌『ル・プチ・エコー・ド・ラ・モード』(以下、『プチ・エコー』)における「家庭教育」像の分析を行った。その結果、公教育体制成立期である19世紀末において、当時多数の発行部数を誇った家庭誌『プチ・エコー』では、母親による娘の「家庭教育」が盛んに奨励されていることが明らかとなった。そこでは、娘に「一家の女主人」としての自覚と「服従」の精神を持たせるための徳育が何においても重視された。また、学校教育は知育を補完する存在にすぎず、「あってもなくても良いもの」であったのである。同時に、そうした「家庭教育」観の背後には、娘の結婚により家格の維持・上昇を図ろうとする中・小ブルジョワジー特有の階層意識、「一家の女主人」が采配する場としてのfamille家族/家庭認識が垣間見えるのである。以上を通して、中・小ブルジョワジーの「家庭教育」像とともに、それをプレス・ファミリアルを史料として考察することの意義を明らかにしたのである。本研究は、19世紀末、すなわち第三共和政期前半(1880-1905)のフランスにおける「家庭教育」像を、雑誌史料を手がかりとして探るものである。具体的には、公教育体制の成立や階層構造の変化を背景としで、「家庭教育」のあり方が階層によって大きな異なりをみせていく様子を、『ラ・ファミーユ』La Famille (1879-1921)、及び『ル・プチ・エコー・ド・ラ・モード』Le Petit Echo de la Mode (1879-1983)(以下、『プチ・エコー』)二誌の比較を通して考察している。(1)女子中等教育と「家庭教育」女子を対象とした「家庭教育」像が、カミーユ・セー法成立(1880)に象徴される女子中等教育の公教育化を背景にどのような様相を呈したかについて考察を行った。その結果、「家庭教育」が中等教育を受ける年頃の娘の人間形成において大きな役割を果たしていたこと、女子中等教育の公教育化とそれに伴う教会権力の衰退をきっかけとして、「家庭教育」を下位階層へ広めようとする動きがメディアにみられたことを明らかにした。(2)子どもを対象とした「家庭教育」像すでに研究を進めてきた週刊誌、『ラ・ファミーユ』に比べて、極めてブルジョワ的な指南雑誌であった『プチ・エコー』が、子どもを対象とした「家庭教育」をどのように描いているのかについて考察した。その結果、『プチ・エコー』は、主に道徳面でのしつけを中心とし、子どもの健康維持や衛生管理も視野に入れた「家庭教育」を行っていたこと、(母)親は毅然とした態度で子どもに接するべきであるとされ、子どもは彼らに敬意や服従心を持たねばならないとされたことなどが明らかとなった。

学校教育と家庭教育が急速に大衆化の道を歩んだ当時の家庭教育像を考察することは、家庭の教育役割が問い直される昨今の社会状況を再考し、家庭教育の今後を探るための糸口となると考える。本研究では、共和主義的な立場に立った家族向け週刊誌『ラ・ファミーユ』La Famille(1879-1921)と保守ブルジョワ的な色彩が強く、女性向けメディアの中では最多の発行部数を誇っていた家庭誌『ル・プチ・エコー・ド・ラ・モード』Le Petit Echodela Mode (1879-1983)の二誌を主な分析対象とした。ここから明らかになったのは、以下の二点である。第一に、学校教育の対概念としての家庭教育のあり方が語られるようになる中、それに伴って、母親の愛情に特徴づけられる家庭教育イメージが広範に流通したことである。第二に、前史においてカトリック教会の影響を顕著に受けていた女子教育については、女子中等教育の公教育化という制度的転換を契機として、それまで家庭教育を自明としなかった下位階層にそれを広めようとする動きがあったことである。本研究は、公教育成立期の家庭教育た光を当てたという点で、従来の教育史研究が学校教育に傾倒しがちであったという研究状況を一歩進めたと言える。
バーチャルカーソルを活用したステレオグラフィーによる歯・顎骨3次元再構成像の評価

X線画像はセンサーに投影された2次元情報であるが,異なる投影方向による画像群から3次元的に観察し位置関係を診ることができる。そこで歯と顎骨の画像の立体化,3次元的な表現と計測に関する研究を行った。ステレオグラフィーとTACT (Tuned-Aperture Computed Tomography)は,口内法X線写真の立体化の方法として,手軽,低線量,負担のかかる計算がないなどの利点がある。また断面像をインタラクティブに操作して任意断面を観察できる魅力もある。そこで「3次元的な物体を正確に表示するのは3次元的な表示装置」という考え方から,3D裸眼立体ディスプレイを応用して,ステレオグラフィーの視覚的な表現を豊かにし,計測を容易にするシステムを検討した。歯と顎骨のイメージングでは,局所的な病変の描出に対応する3次元的な描出が求められるので,X線CT画像も含めてステレオグラフィーを応用した。3D裸眼立体ディスプレイ4D-15TM (4D-Vision & Trade,独)とバーチャルカーソルで,ステレオディスプレイプロセッサーによるステレオグラフィーシステムを構築して,立体認識とdepth descriptionの再現性の検証を引き続き行った。また,TACTの擬似ホログラム技術を3Dディスプレイとの組合せで有用性を検討した。最初に行ったTACTの臨床応用では上顎前歯部の埋伏歯の位置・隣接歯との関係の描出を評価した。任意断面を観察することが,埋伏歯の処置に関する診断・処置方針を的確に行うことにおいて臨床的有用性があった。さらに同じ被写体モデルに対しTACTとCTによる撮影と同時に行い3次元的depth perceptionを比較した。またコーンビーム型CTにおける3D画像の描出能と歪みを調べた。またCTの3Dデータをaviファイル形式にして,3D表示を行った。そして3Dバーチャルカーソルによって強調される被写体深度を指摘する精度の向上について引き続き検討した。歯牙とその周囲組織としての顎骨の局所的病変の3次元的把握が容易に行える条件と,その臨床的有用性を評価できた。3次元断面再構成の手法であるTACT (Tuned Aperture Computed Tomography)を,顎口腔領域の画像診断に応用した。口内法X線写真の立体化,すなわちステレオグラフィーの方法として,手軽,低線量,コンピュータに負担のかかる計算が不要などの利点がある。特に今回の臨床応用は,上顎前歯部の埋伏歯の位置・隣接歯との関係の描出を評価した。0000E journalの2003年1月号に掲載された論文は,in vivo clinical studyとしては,世界的にも他に例をみないもので高い価値があると思われる。我々の報告では,TACTによって作られた断面像をインタラクティブに操作して任意断面を観察することが,埋伏歯の処置に関する診断・処置方針を的確に行うことにおいて,臨床的有用性があることが確認できた。TACTのツールの中で,擬似ホログラムpseudo-hologramの表現技術はあまり評価されていない。国際学会CARS2003などで発表したが,上顎前歯部の埋伏歯の症例のうち口蓋側-唇側方向に水平的な埋伏した場合に対する描出能を高めた。今後論文発表を行う予定である。以上の研究は平面的なディスプレイで行ったが,画像の奥行きに対する表現を可能にする裸眼立体ディスプレイによる表示を現在試みている。その画面における三次元的な観察をバーチャルカーソルでインタラクティブに操作できるようにソフトウェアの開発を行っている。