hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
緑藻クラミドモナスの光合成ステート・走光性連関の分子基盤

光合成をする微生物にとって、適切な光強度の環境下に移動することは重要な生存戦略である。単細胞緑藻クラミドモナスは光合成、細胞運動、光行動反応などの分野でモデル生物とみなされており、この分野の研究に適している。我々は以前、細胞の中の酸化還元(レドックス)状態が細胞が示す走光性の正と負を切り替えていることを見出した。本研究はその分子機構を明らかにすることを目的として行われ、酸化・還元と走光性の正・負の関係が崩れたミュータントの原因遺伝子の解明、培養条件によって変化する鞭毛内酸化還元電位の定量などの成果を得ることができた。平成25年度は、クラミドモナスの光合成ステート遷移変異株stt7の走光性解析を行った。これまでの予備的実験で、野生株に光照射によるステート1誘導をすると正の走光性、ステート2誘導をすると負の走光性を示す傾向があった。このことをステート1固定変異株stt7の場合どのようになるかを確かめることが当初計画の1つであった。年度前にオリジナルstt7株が多重変異株であることが判明したため、新たに別の研究室からstt7アリルであるstt7-9株の分与を受けたが、残念ながらこれについても運動性異常をもつ多重変異株であることが判明した。数度の戻し勾配を経て、運動性が野生株並のstt7株を準備できたため、今後解析を行う。また、細胞内レドックス状態の可視化の準備実験を行った。これまでに予備的に導入したレドックス感受性(redox-sensitive)GFP, roGFPは、酸化還元電位変化だけでなくpH変化にも過敏に反応してしまうことが判明した。現在、共同研究者が、pH変化に依存せずに酸化還元電位変化に応答する蛍光タンパク質の開発がほぼ成功している。このタンパク質の導入を目指すため、効率よく鞭毛に蛍光タンパク質を導入するベクターの開発を行った。年度内に、鞭毛タンパク質と蛍光タンパク質をリンカーでつないで発現させる、発現効率のよいベクター自体は開発できたが、鞭毛内に導入される際にリンカーが切断されることが判明した。現在、切断されないリンカーのデザイン、およびリンカーなしでの発現系を構築している。並行して、レドックス感受に異常のある3つの変異株のうち、2つについては原因遺伝子を同定することができた。現在、レスキュー実験によってその検証を行っている。さらに、ダイニンを含む鞭毛内レドックス・シグナリング分子経路については、鞭毛チオレドキシンLC3のターゲット候補を数種同定することができた。本研究は、緑藻クラミドモナスの走光性の符号(正か負か)が、細胞内レドックス状態によって制御されていることに着想を受け、その分子メカニズムを明らかにするため、1)光合成のステート遷移と走光性の符号の連関について精査すること2)走光性レドックス調節が異常なミュータントの原因遺伝子を同定すること3)鞭毛内レドックスシグナリングの分子経路を同定することの3つを柱としている。1)について、H26年度はステート遷移不能株の走光性符号を詳細に検証したが、予想と異なり、正負の走光性をどちらも示した。当初の予想と異なり、光合成ステートと走光性符号は厳密な相関はない可能性が示唆された。2)について、当初目標としていた3株のうち、2株の原因遺伝子の同定に成功した。うち1株は眼点に異常があり、直接レドックスに関係しないことがわかったが、もう1株は細胞内レドックス状態に影響を与えている可能性が高いことが判明した。現在、酸化還元電位可視化タンパク質をこの細胞に導入し、それを定量的に検証する実験が進行中である。3)について、鞭毛ダイニンサブユニット型チオレドキシンの欠失株を得ることに成功した。この株は走光性符号を入れ替える活性酸素濃度が野生株と異なるという予備データを得た。現在、そのチオレドキシンの相補実験によって効果を検証する実験が進行中である。本研究は、単細胞緑藻クラミドモナスを用いて、光合成のステート遷移と走光性の符号切り替えの連関を検証する目的で行われた。我々は数年前に、クラミドモナスが示す走光性の正と負が、細胞内の酸化状態と還元状態を反映しているという知見を得た(Wakabayashi et al., PNAS 2011)。この研究を発展させ、予備的データとして、光合成のステート遷移が走光性の符号と一致している可能性、すなわちステート1のときに正、2のときに負の走光性を示す可能性が示唆された。しかし、H26年度までに、その再現性は得られなかった。H27年度は、これまでの実験の光条件が適切でなかった可能性を見出した。これまでの実験では、研究室野生株の走光性符号を基準に光強度を設定していたが、この野生株はすくなくとも走光性符号の点では野生株と言えず、符号に偏りがあることが判明したのである。通常運動実験には用いられない別の野生株の符号切り替えを基準に光強度を設定し、その条件でステート誘導を行ったところ、以前の予備的実験と同様に符号が分かれることがわかった。この条件を確定すべく、期間延長を申請した。この研究の副産物として、新たな走光性符号ミュータントを得ることができた。光合成関連ミュータントを得る目的で走光性符号が野生株と逆のミュータントを単離したところ、眼点形成異常ミュータントが得られた。

このミュータントが野生株と逆方向に泳ぐのは、細胞がもつレンズ効果によって光源方向を逆だと勘違いすることだと判明した。H27年度はこのミュータントのレスキュー実験などを行って論文にまとめ、受理された(Ueki, Ide et al., PNAS 2016)。研究の途中で得られた副産物的な発見について、競争があることもあり論文にすることを急いだため、論文としての成果は得られたものの、研究の主目的の遂行はやや遅れていると言わざるを得ない。しかし、上記副産物的研究を論文化する過程で、主目的のステート遷移と走光性の連関を調べるための至適光条件を導き出すことができた。研究期間延長を申請したので、その間に大きく進めることを目標にする。本研究は、緑藻クラミドモナスが示す走光性の正か負かが、光合成電子伝達のステート遷移に応じて変化するか否かを検証することを主な目的として行ったものである。研究初期に得られた「ステート1で正の走光性」「ステート2で負の走光性」という結果が、残念ながら再現性に乏しいことが2年め、3年めの前半までの研究で明らかになった。ステート誘導(青色光または遠赤外光照射)が、光合成以外に、光受容などにも影響を及ぼしていたため、結果が安定しなかったことが原因として考えられる。つまり、この問題に迫るには、ステート遷移を人工的に誘導する方法でない別の手法を用いる必要があることがわかった。一方、興味深いことに、走光性符号が偏ることを指標として新しいミュータントを単離したところ、符号が正に偏りやすい1種が光合成活性に野生株と大きな差のあるものであった。これは、結果的に走光性符号がやはり光合成の電子伝達様式の影響を強く受けるということを意味している。特に、酸素発生量の増加や、活性酸素の生産量の増加を示唆する結果も得られた。これは走光性が正に偏りやすいというミュータントの表現型と我々のこれまでの研究に照らしても整合性のある結果である。現在、原因遺伝子の特定を急いでいる。上記の結果は、細胞運動の方向性制御という基本的な問題への理解を深めると同時に、光合成活性を利用したさまざまな産業(藻類オイル、食物生産など)に関する基礎知識という点でも貢献できるシーズになると期待している。今後はこのミュータントのステート遷移の様式を調べるなどして、本研究計画の当初得られた結果を説明することを目指す。光合成をする微生物にとって、適切な光強度の環境下に移動することは重要な生存戦略である。単細胞緑藻クラミドモナスは光合成、細胞運動、光行動反応などの分野でモデル生物とみなされており、この分野の研究に適している。我々は以前、細胞の中の酸化還元(レドックス)状態が細胞が示す走光性の正と負を切り替えていることを見出した。本研究はその分子機構を明らかにすることを目的として行われ、酸化・還元と走光性の正・負の関係が崩れたミュータントの原因遺伝子の解明、培養条件によって変化する鞭毛内酸化還元電位の定量などの成果を得ることができた。実績概要に記した3つの柱にそって述べる。1)について、申請時点の予備データでは野生株を用いて光合成ステートと走光性符号に綺麗な相関が得られていたが、その時点ではミュータントを用いた実験が進んでいなかった。
IKKαに関与する未知の分化誘導因子の特定とその機能解析

IkB kinase-α(IKKα)と同じく口腔扁平上皮癌で高頻度に発現を停止するMucosa-associated lymphoid tissue 1 (MALT1)遺伝子に着目し、発現停止機構と癌細胞の表現型に与える影響について検討した。その結果、エピジェネティックな発現抑制が癌の進展と予後不良の原因の一つであると強く示唆した。未知の転写因子もしくは転写共役因子を同定する方法を確立した。その方法を用いGATA3がプロモーターに直接結合することにより、目的遺伝子の発現を制御することを示唆した。本年度の研究計画はIKKαに関与する未知の分化誘導因子を特定することである。未知の分化誘導因子を特定することにより、IKKαの癌抑制遺伝子としての機能とメカニズムを解明する。その結果、上皮癌および上皮疾患に対する新しい薬剤や治療法などの確立に寄与すると考えられる。最近の報告により、SMADファミリーがIKKαと結合し核内に移行することが示唆された。そこで、FLAG標識とMYC標識SMAD2/3/4プラスミドを製作し、HaCaT細胞に導入した。Tag標識によるウェスタンブロットを行い、目的遺伝子の導入を確認した。今後、免疫沈降を行いIKKα・SMADファミリーの結合を確認するともに、予想されるタンパク質(ビタミンDレセプター、エストロゲンレセプター、PPARγ)との結合を解析する。IKK対αの発現抑制メカニズムを解明するためにmiRNAを用いて解析した。IKKαに関与するmiRNA(148a, 148b, let7i)をIKKαの発現の異なる9種類の細胞に導入し、影響を調べた。その結果、miRNAとIKKαの発現レベルとの相関関係は成り立たなかった。このことから、IKKαはmiRNAによる制御を受けず、他の因子により発現を制御されることが示唆された。このことはIKKαの発現がプロモーター領域のメチル化、LOHやMSIなどエピジェネティックな変化により制御されているという申請者の報告(Maeda et al, Chn Cancer Res., 13, 5041-7, 2007.)とも一致する。今後は、IKKαの3'UTRを解析することにより、扁平上皮癌の分化・発生とmiRNAの関係について解析する。本研究はケラチノサイト表現型の確立に重要なIKKαに関する未知の分化誘導因子の特定とその機能解析を行った。IKKαと同じく口腔扁平上皮癌で高頻度に発現を停止するMucosa-associated lymphoid tissue1 (MALT1)に着目し、発現停止機構と癌細胞の表現型に与える影響について検討した。その結果、MALT1プロモーターは転写開始点から256bp下流のシトシンのみが特異的にメチル化され、それが発現停止の原因であることが明らかになった。(Cancer Res 2009; 69: 7216-7223)。未知の分化誘導因子の特定には、効率良く目的遺伝子の絞り込む事が重要である。申請者は細胞内でゲノム上に結合している転写因子あるいは転写共役因子の遺伝子を未知、既知に関わらず網羅的に同定する方法(conChip; concatenate Chip)を確立した。その方法を用いてT細胞の分化決定に重要な因子であるGATA3について網羅的検索を行い、121のGATA3結合領域から、81種類の結合遺伝子を同定した。その結果、GATA3がコアプロモーターに直接的に結合することにより、標的遺伝子の発現を制御することが示唆された(Gene 2009; 445: 17-25)。本研究において、英文原著論文2編(Gene 2009, 445: 17-25, Cancer Res 2009, 69: 7216-7223)総説3編(Mini Rev. Med, Chem. 2009,9: 318-323, Trends Cancer Res. 2009, 5; 13-19,歯学2009 97,秋季特集号95-101)を発表し、学会賞(歯学会学術奨励賞)を受賞した。IKKαを含めNFκBに関連する分化誘導因子を特定し、今後の治療や研究の発展に貢献した。そして本研究の重要性を示した。
肺癌に対する分子生物学的特性に基づいた個別化治療のシステム構築

2cm以下の肺腺癌に対し、肺葉切除術を施行した62症例を対象とし、病理組織標本で置換型・腺房型・乳頭型・微小乳頭型・充実型の各亜型成分の面積比率を測定し、CT所見と比較検討した。また、新たな進展様式であるtumor spreadthroughairspace(以下STAS)や微小乳頭型成分の有無と臨床病理学的因子との相関も検討した。結果は、病理組織標本では、腫瘍内部の構成成分に多様性がみられ、GGOと置換型成分は必ずしも一致せず、GGO比率100%であっても、置換型以外の浸潤成分を含む症例がみられた。また、GGO主体の病変でもSTASを認めた症例も存在した。本研究に関しては、東邦大学医学部倫理委員会へ研究計画書を提出し承認を得た(東邦大学平成27年1月7日課題番号26232「気腫合併特発性肺繊維症を伴う原発性肺癌切除例の検討」、平成28年1月15日課題番号27085「肺腺癌に対する病理組織学的および分子生物学的予後因子の解析」)。現在、当院で外科切除された腫瘍径2cm以下の小型肺腺癌手術症例を対象とし、データベースより症例を抽出して、年齢・性別・喫煙歴・腫瘍マーカー・positron emission tomography (PET)のstandardized uptake value(SUV)値・臨床病期・手術方法・病理病期・術後補助療法の有無・術後再発の有無・予後等の臨床データをレトロスペクティブに集積している。また、病理組織での肺胞上皮置換性増殖部位の面積比率と生存期間との関係を統計的に分析するため、対象症例の切除標本スライドをデジタルデータに変換し、対象病理標本における肺胞上皮置換性増殖を示す部位の面積比率を測定中である。平成27年学会発表として、LCNEC切除例におけるEGFR遺伝子変異について肺腺癌と比較検討した「LCNEC切除例におけるEGFR遺伝子変異の検討ー遺伝子検査と免疫組織学的検査を用いた肺腺癌との比較検討ー」を第56回日本肺癌学会学術集会で報告した。また、「肺癌術後5年以上経過後の第二癌手術例に対する検討」、「cT4非小細胞肺癌に対するCBDCA/DOCを用いた術前導入化学放射線療法」「cN2IIIA非小細胞肺癌に対するCBDCA/DOCを用いた術前導入化学放射線療法」を第115回日本外科学会定期学術集会で報告した。論文として、症例報告4編がacceptされ、acknowledgementに本研究費のサポートを受けた趣旨を記載した。東邦大学の臨床情報、臨床検体を使用した研究の遂行をすすめており、東邦大学医学部倫理委員会へ研究計画書を提出し承認を得た(東邦大学平成27年1月7日課題番号26232「気腫合併特発性肺繊維症を伴う原発性肺癌切除例の検討」、「平成28年1月15日課題番号27085肺腺癌に対する病理組織学的および分子生物学的予後因子の解析」)。本年度は、臨床データの解析、発表、論文化をすすめたため予算執行も発表、論文化が主体となり、学術集会総会での研究発表4件と英文論文化4件でき、おおむね順調に進展していると考える。本研究に関して、東邦大学医学部倫理委員会へ研究計画書を提出し承認を得た(東邦大学平成27年1月7日課題番号26232「気腫合併特発性肺繊維症を伴う原発性肺癌切除例の検討」、平成28年1月15日課題番号27085「肺腺癌に対する病理組織学的および分子生物学的予後因子の解析」)。平成28年度は、当院で外科切除された腫瘍径2cm以下の小型肺腺癌症例をデータベースより症例を抽出し、年齢・性別・病期・術後補助療法の有無・術後再発の有無・予後等の臨床データをレトロスペクティブに集積し、更にCTと病理所見との相関を検討した。CTにおける充実成分が病理組織での浸潤成分と一致しないことがあり、正確な浸潤の評価は病理組織で検討する方が望ましいと考えられ、現在、病理組織で腺癌の各コンポーネントの面積比率を測定中である。平成28年学会発表として、「肺大細胞神経内分泌癌切除例におけるTopoisomerase-IIの発現の検討」を第33回日本呼吸器外科学会総会で発表、「頸部気管に発生した腺様嚢胞癌に対して気管環状切除・再建術を施行した1例」を第39回日本呼吸器内視鏡学会学術集会で発表し、「肺大細胞神経内分泌癌切除例におけるSSTRの発現の検討ー免疫組織化学染色を用いた肺腺癌との比較検討ー」を第57回日本肺癌学会総会で発表した。また、「当院における間質性肺炎合併肺癌に対する胸腔鏡下手術」、「原発性肺癌に対する肺全摘術の手術成績について」、「進行非小細胞肺癌に対する治療戦略ー術前導入化学放射線療法後の外科治療についてー」を第78回日本臨床外科学会総会で発表した。論文として、原著論文2編、症例報告4編がacceptされ、acknowledgementに本研究費のサポートを受けた趣旨を記載した。

本年度は、臨床データの集積と解析、発表、論文化をすすめたため予算執行も発表、論文化が主体となり、学術集会総会での研究発表6件と英文論文化6件でき、おおむね順調に進展していると考える。本研究に関しては、東邦大学医学部倫理委員会へ研究計画書を提出し、承認を得た(東邦大学平成25年9月3日課題番号25047「テーラーメイド医療を目指した原発性肺癌に対する遺伝子解析」、平成28年1月15日課題番号27085「肺腺癌に対する病理組織学的および分子生物学的予後因子の解析」)。腫瘍径2cm以下の小型肺腺癌手術症例を対象とし、臨床データをレトロスペクティブに集積し、病理組織では、腺癌の各コンポーネントの面積比率を測定し、CT所見と比較検討した。結果は、CTにおけるGGO比率と病理組織での置換型成分の比率は弱い相関を示し、CTですりガラス型陰影でも病理組織で浸潤成分を含む症例がみられ、必ずしもGGO成分が置換型成分に一致しないため、GGO主体の病変でも縮小手術は慎重に検討する方が望ましいと考えられた。学会発表として「肺の高悪性度神経内分泌腫瘍をめぐる諸問題-細胞診と外科治療の接点」を第52回日本臨床細胞学会秋季大会シンポジウムで報告し、「肺大細胞神経内分泌癌切除例におけるSSTRの発現の検討ー免疫組織化学染色を用いた肺腺癌との比較検討ー」を第57回日本肺癌学会総会で発表、「Prediction of Potential Biomarkers for Personalized Treatment in Pulmonary Large-Cell Neuroendocrine Carcinoma」、「Surgical Treatment for Neuroendocrine Tumorsother than SCLC」、を第18回世界肺癌学会で発表した。論文として、原著論文6編、症例報告5編がacceptされ、acknowledgementに本研究費のサポートを受けた趣旨を記載した。2cm以下の肺腺癌に対し、肺葉切除術を施行した62症例を対象とし、病理組織標本で置換型・腺房型・乳頭型・微小乳頭型・充実型の各亜型成分の面積比率を測定し、CT所見と比較検討した。また、新たな進展様式であるtumor spreadthroughairspace(以下STAS)や微小乳頭型成分の有無と臨床病理学的因子との相関も検討した。結果は、病理組織標本では、腫瘍内部の構成成分に多様性がみられ、GGOと置換型成分は必ずしも一致せず、GGO比率100%であっても、置換型以外の浸潤成分を含む症例がみられた。また、GGO主体の病変でもSTASを認めた症例も存在した。腫瘍径2cm以下の小型肺腺癌手術症例を対象とし、臨床データを集積し、切除標本スライドを用いて肺胞上皮置換性増殖部位の面積比率を計測中であるが、今後は肺胞上皮置換性増殖部位の面積比率と予後との関連を解析する。また、切除標本スライドを用いて予後不良因子であるとする報告が見られるmicropapillary pattern、tumor spread through air spaceの存在の有無、リンパ節転移、リンパ管浸潤、脈管浸潤、胸膜浸潤等の病理組織所見を検索し、予後との関連を解析する予定である。更にEGFR遺伝子変異、EGFR変異特異的蛋白発現、EGFR遺伝子増幅、EML4-ALK融合遺伝子、ALK蛋白発現、p53遺伝子変異、K-ras遺伝子変異、HER2蛋白発現、VEGF蛋白発現、c-kit
延焼危険を考慮した安全街区計画支援システムに関する研究

本研究で開発した延焼シミュレーションシステムは、従来の延焼速度に基づくモデルとは異なり、建物1棟1棟に着目し、出火、燃焼、伝播、着火過程をモデル化し、さらに、消防力の効果等を考慮し、延焼を時系列にシミュレートするものである。したがって、対象地域の実際の建物配置、施設の特性や、地震による建物の倒壊等の影響及び消火活動による延焼阻止効果を反映することが可能なモデルである。本モデルは、今回の地震による大規模火災の実態にもとづくものであり、出火、燃焼、伝播、着火の各過程において、取り込むべき要因、モデル化の方法、パラメータの調整を検証対象地区の延焼動態とシミュレーション結果を比較しながら構築した。基礎データは、気象関係、建物配置、建物面積、構造等の建物属性、防火施設配置等であるが、ソースデータの様式、媒体が地図、紙のリスト、電子媒体等多様であるため、GISを活用し、基礎データの作成を支援する。さらに、延焼シミュレーションシステムの具体的なアプリケーションシステムとして、汎用的な消防部隊訓練システムも提案した。延焼等の被害予測システムは、袖戸市における災害発生時の丁目単位の状況(全壊、半壊、焼失棟数、延焼危険度等)を基礎データとして、各個別の被害指標に対する予測分析を行う。これらの個別の予測結果より、街区の総合危険度を把握するシステムである。ここでは、老朽家屋の密集地あるいは問題の多い7地区を対象にランダムに100出火点を与え、その延焼状況を統計的に把握し危険度を計算した。平成11年度は、街区の延焼危険度評価のための延焼シミュレーションモデルの構築と、そのモデルを実際の街区に適用するシステムの構築までを行った。本モデルは従来の延焼速度に基づくモデルとは異なり、建物1棟1棟に着目し、出火、燃焼、伝播、着火過程をモデル化し、さらに、消防力の効果等を考慮し、延焼を時系列にシミュレ一トできるものである。本モデルは、今回の地震による大規模火災の実態にもとづくものであり、出火、燃焼、伝播、着火の各過程において、取り込むべき要因、モデル化の方法、パラメータの調整を検証対象地区の延焼動態とシミュレーション結果を比較しながら構築している。基礎データは、気象関係、建物配置、建物面積、構造等の建物属性、防火施設配置等であるが、ソースデータの様式、媒体が地図、紙のリスト、電子媒体等多様であるため、GISを活用し、基礎データの作成を支援できるるシステムとして構築した。さらに、本モデルを実際の街区に適用し、火災発生・延焼危険度の推定やその延焼被害結果を視覚的に表示させようとするものである。また、各種パラメータを変化させることにより、多岐にわたるシミュレーションが可能となり、街区の危険度等が多方面から把握できるものである。とくに、今年度は、実際の一つの丁目を単位(一街区約1ha)とした延焼危険度評価の試行を行つた。その結果、各地区の特性に見合った延焼傾向がみられ、ほぼ適用可能であるシステム構築が行われたものと確信している。1995年1月17日の兵庫県南部地震によって神戸市は、多大な被害を出す大惨事となった。死亡者数も6000人を超え、そのうち、火災現場での死者が500人を超えた。また、建物だけでなく人的被害も想像を遥かに越えるものであった。そこで、1999年以前に被災地である神戸市に残された火災に関するデータや記録をもとに、その動態について検証してきた。その結果を活用し、火災に強いまちづくりのための「延焼シミュレーションシステム」を開発した。このシステムは、建物1棟ごとを取り扱うミクロなモデルとなっている。このモデルを利用する際、特定の出火点から延焼することを仮定して、各地区ごとの危険度評価を算出する事は可能であるが、一般的な評価にはなっていなかった。そこでこの延焼シミュレーションシステムに街区の危険度評価システムを付加することを試みた。

このシステムは従来の特定火点からの出火を想定するのではなくランダムに出火点を与え、その結果を統計的に処理し、その街区の延焼危険度を算定するものである。また、本システムで用いた基本的な家屋データは平成4年の課税台帳から、また今回のモデルは平成10年の課税台帳からシステム用にデータ変換した。よって本システムにより震災前後の両状況について、延焼シミュレーションを実行させ、その結果が得られるシステムとした。今回それを利用し、長田南部地区、長田東部地区、原田・岩屋地区、東垂水地区、西出・東出・東川崎地区、宮本・吾妻地区の7地区を対象に実際の延焼危険度評価を行った。これらの7地区の、新規延焼シミュレーションを使用して延焼させた結果を、各地区の100出火点ごとに経過時間(分)、焼損延焼面積、焼損棟数をファイル化し、さらに平均焼損延床面積、平均焼損建物棟数、平均延焼時間、平均焼損延べ床面積、平均焼損建物棟数、平均延焼時間、総面積、総棟数を計算し評価指標として求めた。
格体系と副詞的構文に見られるRaraと文法の限界

比較・類似構文の対照研究を通し,格,前置詞・後置詞,及びその他の要素に関わる文法特徴のタイプ分けをした.加えて,印欧語,フィン=ウゴル語,パプアニューギニア・オーストラリアの言語の文法を観察・対照し,格の用法に関するRara(珍しい特徴)をいくつか明らかにすることができた.比較・類似構文の対照研究を通し,格,前置詞・後置詞,及びその他の要素に関わる文法特徴のタイプ分けをした.加えて,印欧語,フィン=ウゴル語,パプアニューギニア・オーストラリアの言語の文法を観察・対照し,格の用法に関するRara(珍しい特徴)をいくつか明らかにすることができた.今年度は格および副詞的構文に関して,記述文法を使用した言語類型論的研究と翻訳テクストを使用したパラレルテクスト分析を実施した.特に印欧語,フィン=ウゴル語に加え,アジア,アフリカ,太平洋地域のデータを収集した.それに伴い,記述文法書を数多く入手し,文法記述データベースの枠組みを構築した.まず,世界の言語を観察するにあたり,フィールドワークを中心とした研究者と共に,その方法論と言語データの分析に関して,「社会言語科学会」で共同発表を行った.続いて,新約聖書のパラレルテクストを使用した副詞的構文の対照研究を中国で開かれた「対照言語学とコーパスの学会」にて発表した.次に,パウロ=コエーリョの「アルケミスト」のパラレルテクスト研究を日本語,英語,ドイツ語,ハンガリー語,フィンランド語5言語で対照し,その成果を「語用論学会」と「社会言語科学会」で発表した(ドイツの研究者との共同発表).11月にパプアニューギニアでフィールドワークを行い,アメレ語をはじめとした言語データの収集を実施し,次年度の発表に向けての準備をした.また,フィンランド語とハンガリー語の副詞的構文に関する総括として2本執筆し,トクピシンやビスラマというクレオール言語を取り上げたものを2本執筆した.結果的には,珍しい文法特徴(Rara)を見つけることはできなかったが,クレオール言語の文法に着目することで,文法の多様性や限界をある程度明らかにすることができた.今年度は研究の総括として,研究成果を国際学会で発表し,論文を執筆した.まず,副詞的構文に関して,翻訳テクストを使用したパラレルテクスト分析を,日本語,英語,ハンガリー語,フィンランド語とドイッ語で引き続き実施した.その結果を社会言語科学会や語用論学会で発表したが,同時に対照研究における問題点や限界を見出した.また,場所格と副詞格については,記述文法を基盤とした調査を行い,パプアニューギニアで取得したフィールドのデータを組み合わせ,3つの国際学会で発表した.オランダでの国際歴史言語学会では,パプアニューギニアの言語に関して場所格の振る舞いを発表し,ヘルシンキの格に関する学会で,言語類型論の観点からの場所格の選択について発表した.さらに,格の多いフィン=ウゴル語とオーストラリア現地語に注目し,両言語の副詞格を対照した研究を,ハンガリーの学会で発表した.これらの発表すべておいて,格の珍しい特徴や機能(Rara)に注目しつつ,格を持っか持たないかは文法の複雑性に関与すると論じた.10月にパプアニューギニアでフィールドワークを行い,アメレ語をはじめとした言語データの収集を実施し,パプアニューギニアの場所関係と副詞関係について調査を実施し.その成果の一部を社会言語科学会で発表した.
明治中期「理科」・「科学」教育の実相・意義・源流の解明と今日的価値の新展開

新潟県の村上(木村家文書)や与板(永井家文書)等の高等小学校生徒の授業筆記の発掘・解明を基礎・基本に,新潟における明治中期科学教育現場の深い真相を「物理学筆記や化学・生理学・金石学や試験記録で証拠付ける」新手法で新知見を確証した。日本各地(東北・関東・中部・北陸・近畿・中国)の貴重な史的文書の新発見を続々と実現し,明治中期の理科・科学教育の真相,即ち,「法令・教科書選定・検定」を超えた世界最先端の物理・化学他の科学教育を理科開始後も新展開した「日本に根差した日本型の科学教育の真相・新知見」を解明した。新潟県村上市木村家文書・新潟各地の高等小学校の生徒筆記の探索・分析・解明を基礎・基本にして,さらに,全国各地(静岡,茨城,福島,宮城,大阪,山口,埼玉,群馬、栃木,千葉,神奈川,福井等)での探索・発見・新展開を実現した。即ち,明治2030年代の高等小学校生徒や師範学校学生の理科筆記や物理筆記他を各地で相次いで発見て,その豊富で多様な授業筆記・問題答案・教育関連文書を検討分析を進め,明治中期の教師が生徒にどのような科学教育の授業を行ったか、実際に使われた教科書はどのようなものか,教科書の活用実態はどうだったか等を解き明かした。これらの新事実から明治中期には理科教育の開始は科学教育の終焉とする従来の見解とは著しく異なる新知見を確証した。明治24年から27年に書かれた新潟県与板高等小学校生徒の物理学筆記の分析により「力学,物質の性質(個体・液体・気体),熱・音・光・電磁気分野等」の内容は数種類の教科書の内容を選び抜いて教授した教育内容・実態であることを解明した.当時の教師が多様な教科書から取捨選択し実験を工夫して教えた高いレベルの教育内容を確証できた。日本人による日本の風土に根ざした日本型科学教育である,中川謙二郎の『訓蒙化学』や後藤牧太らの『小学校生徒用物理書』は日本各地で活用されていた。小学校生徒用物理書使用例では,群馬や新潟与板高等小学校の永井玄真に続く決定的な新証拠を得た。埼玉騎西高等小学校生徒・平野政一郎の明治20年代の理学筆記(物理学筆記),埼玉高等小学校3年生・藤城時郎の明治22年物理学筆記,山口師範女生徒・阿曽沼ます(明治20-21物理学筆記)」等では,文と実験図の細部に至る一致が確証できた。こうした物理授業の例を「群馬,新潟,埼玉,福島」等で確証した。この成果をまとめ,国内・国外の学会・研究会で発表し,今日的価値ある科学教育の再構成・新展開を推進してきた。新潟、静岡、茨城等で「明治20年代の高等小学校生徒の授業筆記」を発掘・分析し、当時はどのような科学教育の授業が行われ、どのような教科書をどのように活用したか、どのような授業内容だったか、等を解き明かした。その結果、「明治19(1986)年の小学校令後の約10年前後まで、当時の世界の最先端に位置する物理学・化学・・等の高いレベルの科学教育を目指した授業が、授業筆記が書かれた各高等小学校で実施されていた」ことを検証する特筆すべき研究成果を得た。即ち、「明治中期の小学校令の時代には、日本人による日本に根ざした科学教育の新展開と発展に寄与する教育が日本の各地に育ち始めた」ことを解明することが出来た。新潟の中川謙二郎の訓蒙化学の方向や、群馬の後藤牧太達の小学校生徒用物理書等の方向等、「日本人による、日本に根差した科学分野の授業」が工夫されたもので、日本の風土や実情に合うように解り易く噛み砕いて、当時の世界最先端の教育法や実験(試験)を取り入れた授業内容である事などを解明した。当時の世界の最先端の科学教育を目指した意欲的な教科書・授業内容・教育方法による教育が「小学校令頃から約10年前後」まで「理科授業が各地で花開き実施されていたこと」等を解明した。従来は「明治初期の科学教育の流れは明治19年の小学校令で終焉し、物理・化学等の各分野の『科学』教育は姿を消して『理科』教育へと大転換した」とされてきた。しかし、新潟の村上、与板や小千谷、静岡や茨城等の高等小学校生徒による「理科、物理学、化学、生理学、等の授業筆記やその試験問題や試験の答案」を分析・検討した結果、上記のような授業内容・方法が「小学校令後の約10年前後にわたり実施された新事実・新証拠」を具体的に提示できた。こうした「明治中期の科学教育の新実相」を歴史的に検証した本研究成果により、明治中期の理科教育史を大修正してきている。新潟において、村上に端を発し、その後、与板、小千谷や新潟や魚沼地域で次々と授業筆記を発掘・分析して、研究報告会で広く公表・論議した。

さらに、静岡、茨城や福島等でも、「高等小学校生徒の理科、物理学、化学、生理学等の授業筆記と試験問題や試験答案」を、思いがけなく発見し分析できる好機に恵まれ、豊富な歴史的新証拠に基づいた研究計画の急進展がもたらされたので、初年度に於いて、日本の全国的な展開への本格的な段階迄の達成度を得る事が出来た。今後、新潟・福島・静岡・茨城における「明治20年代の高等小学校生徒の授業筆記や試験問題答案」の発掘内容を詳細に整理分析して、論文として内外に発表する。さらに、それらが日本全国ではどうであったかを確かめるべく、「仙台、群馬、埼玉、名古屋、大阪、山口・・」等における新たな発掘・分析を新展開できる見通しを得たので、日本国内における広範な地域における「明治20年代の高等小学校生徒の理科・科学授業の実相の解明」とその世界的位置づけにまで、本研究課題の研究計画を展開し推進する。その成果をまとめ国内・国外での学会・研究会・研究交流で公表し、普及をはかりながら、今日的価値のある理科・科学教授用の新素材として新展開することを目指す。前年度には膨大な情報の検索により「多くの新たな発掘・分析を見通す準備」が続出したので、研究費の未使用額が生じ、今後の多数の新発掘・新分析が生まれた。未使用分はこの新たな新発掘・新分析を加えた今後の研究推進に使用する計画である。(1)仙台、群馬、埼玉、名古屋、大阪、山口、等における多数の新たな古文書の発掘調査を新展開できる見通しを得たので、前年の未使用分を併せて、これらの新たな旅費、資料購入費、調査分析・集計整理・集積集成物作成等のために諸経費等を使用する計画である。(2)今日的価値のある理科・科学教授用の新素材として新展開するための資材・教材費・デジタル化諸経費。(3)成果をまとめ、国内・国外での学会・研究会・研究交流で公表・普及をはかるための、国内外への出張旅費や公表資料の作成費やデジタル化・電子的提示物の作成経費やそのためのICT機器・素材用の諸経費。(4)最終年度の成果とりまとめとその集大成のために、その成果報告集や電子的成果集大成物を作成して、ワークショップ・研究会・報告会などを開催するための諸経費(旅費・報告集の刊行費・デジタル化諸費用等)。
両親媒性金属錯体の自己組織化による超分子ナノ界面の構築

本研究は、多孔性金属錯体(metal-organic framework; MOF)を基盤として、アクセプター部位を骨格内に規則的に配置することで、三重項エネルギー拡散とtriplet-triplet annihilation (TTA)が効率的に起こり、高効率なフォトン・アップコンバージョンを実現することを目的とした。9,10-anthracene dibenzoate (adb)を鈴木カップリングにより合成し、この配位子を用いて水熱合成によりMOFを合成した。その際、co-ligandとしてdabcoや4,4'-bipyridineを用いることで、得られるMOF構造中のadbの配列を系統的に変化させることに成功した。得られた複数種類のMOFの微結晶をそれぞれドナーの溶液に分散し、凍結脱気処理により系中の酸素を除去した後に532 nmの光を照射したところ、青色のアップコンバージョン発光が明確に観測された。この青色発光はマイクロ秒スケールの長い発光寿命を示し、また発光強度の励起光強度依存において、励起光強度を増加させると二次から一次へと挙動が変化したことより、この発光がTTA過程を経たアップコンバージョンであることが示された。更に、このMOFのナノ結晶の表面をドナーで修飾することで、アップコンバージョンナノ複合材料を合成することに成功した。得られたナノ材料をポリマー中に分散して分光測定を行ったところ、驚くべきことに太陽光程度の弱い光でアップコンバージョン効率を最大化したことが分かった。このような理想的なアップコンバージョン性能はこれまで報告が無く、本研究結果をNature Materials誌に投稿し、現在リバイズ中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、金属錯体の自己組織化をベースとした超分子ナノ界面を構築し、ドナー・アクセプター間での高効率なエネルギー移動を達成することを目的とした。その戦略として、ドナー部位、もしくはアクセプター部位にカルボン酸などの配位部位を修飾することで架橋配位子を合成し、その架橋配位子と金属イオンとの錯形成によりナノ細孔を有する骨格構造を形成し、そのナノ空間内にアクセプター分子もしくはドナー分子を取り込ませることでドナー・アクセプター間の高効率なエネルギー移動を試みている。ドナー部位を含む架橋配位子を合成し、ジルコニウムイオンと錯形成を行うことで、3次元結晶性ネットワーク構造の構築に成功した。さらにそのネットワーク構造が形成するナノ細孔にアクセプター分子としてアントラセンなどを昇華法により導入することにも成功し、そのエネルギー移動過程を分光学的方法により検討した。さらにアクセプター部位を含む架橋配位子を設計・合成し、亜鉛イオンと錯形成を行うことで、3次元結晶性ネットワーク構造を得た。発光スペクトルの検討により得られた3次元結晶性ネットワークは高い蛍光性を示すことが分かり、得られたエネルギーを発光へと変換する優れたアクセプターとして働くと期待される。今後さらに構造の異なるネットワークを形成し、詳細にエネルギー移動過程を検討することで、エネルギーを伝達しうる分子システムの構築に繋がるため、非常に重要な課題である。本研究では、多孔性金属錯体(metal-organic framework ; MOF}を基盤として、アクセプター部位を骨格内に精密に配置することで、三重項のマイグレーションとtriplet-triplet annihilation (TTA)が効率的に起こり、高効率なフォトン・アップコンバージョンを実現することを目的とした。このようなMOF骨格中でのアップコンバージョン発光はこれまで全く例がなく、本研究で初めて発現することを目指した。得られたMOFの微結晶をドナーの溶液に分散し、532nmの光を照射すると、青色のアップコンバージョン発光が明確に観測された。またこの二次から一次へと変化する励起光強度の閾値は数mW cm^<-2>であり、非常に低い値でアップコンバージョン発光が最適化できたことを示している。すなわち、MOFの骨格中でトリプレットエネルギーがマイグレーションすることによってアップコンバージョンを達成した。これはMOFを用いたアップコンバージョンの初めての例である。

この青色発光はマイクロ秒スケールの長い発光寿命を示し、また発光強度の励起光強度依存において、励起光強度を増加させると二次から一次へと挙動が変化したことより、この発光がTTA過程を経たアップコンバージョンであることが示された。更に、このMOFのナノ結晶の表面をドナーで修飾することで、アップコンバージョンナノ複合材料を合成することに成功した。得られたナノ材料をポリマー中に分散して分光測定を行ったところ、驚くべきことに太陽光程度の弱い光でアップコンバージョン効率を最大化したことが分かった。このような理想的なアップコンバージョン性能はこれまで報告が無く、本研究結果をNature Materials誌に投稿し、現在リバイズ中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。目的とするドナーおよびアクセプターを有する3次元ネットワーク構造の形成に成功した。さらにそのネットワーク中へのアクセプターおよびドナー分子の取り込みにも成功しており、当初の計画以上の進展である。今回、金属錯体骨格を用いて初めてフォトン・アップコンバージョンを達成することができた。また、錯体骨格中でのエネルギーマイグレーションの定量化にも成功した。これらは錯体骨格材料の新たなポテンシャルを示すものであり、当初の計画以上に進展していると考えられる。今後はさらに多様なドナーおよびアクセプターを有する3次元ネットワーク構造を形成し、また種々のアクセブター分子およびドナー分子をネットワーク中に取り込ませ、得られる複合体の分光学的評価を系統的に行っていく。得られた知見を基に高効率エネルギー移動を可能にするナノ界面を構築する新機軸を打ち出す。より細孔サイズの大きな多孔性金属錯体を合成し、細孔中にドナー分子を包摂することで、全固体型のアップコンバージョンの達成を目指す。
CES造耐震壁の復元力特性に関する解析的研究

本研究では、施工性の改善と要求される耐震性能を満たしうるCES (Concrete Encased Steel)造耐震壁の開発を主たる目的としており,申請者はCES造耐震壁の静的載荷実験を継続的に行ってきた。本年度の研究目的はCES造耐震壁の復元力モデルの作成である。CES構造は従来にない新しい構造形式であることから,現在,日本建築学会で検討されている「CES造建物の性能評価型構造設計指針(仮称)」では,静的増分解析を用いた限界耐力計算が採用される予定である。静的増分解析および時刻歴応答解析に用いる耐震壁の解析モデルについては,両側柱と壁板をそれぞれ線材に置換するTVLEモデル(Three Vertical Line Elements model)が代表的である。CES造耐震壁においても各部材の復元力モデルを適切に与えることができれば, TVLEモデルは静的増分解析に有効なものとなる。そこで、本年度はTVLEを用いてCES造耐震壁の静的増分解析を実施した。その結果,解析結果の終局強度点までの剛性は実験結果と比べて高くなる傾向がみられた。CES造耐震壁は付帯フレームにH型鋼を用いていることがらコンクリートと鉄骨間の付着力が期待できず,側柱の引張剛性を低下させる必要性があることを示した。側柱の剛性を低下させた解析モデルはスケルトンカーブ,履歴特性および各変形成分を精度良く追従することができ,提案したCES造耐震壁のTVLEモデルを用いた解析モデルは妥当なものであると判断できる。(抄録なし)本研究では、施工性の改善と要求される耐震性能を満たしうるCES(Concrete Encased Stcel)造耐震壁の開発を主たる目的としている。申請者はCES造耐震壁の静的載荷実験を継続的に行ってきた。その結果、壁縦筋の定着の違いおよび壁板の偏心に拘らずCES造耐震壁の耐力性能は同等であることを明らかにした。また、変形性能に関しては、壁縦筋の定着を省略することで向上し、壁板の偏心に伴い低下する傾向が見られた。本年度の研究目的は壁板が柱に偏心して取り付くCES造耐震壁の応力伝達メカニズムについての検討である。CES造耐震壁は側柱と梁に内蔵鉄骨を有することから壁板とフレーム部の鉄筋による定着を省略したとしても壁板を十分に拘束し、せん断力に対して粘り強く抵抗、高い耐力性能および変形性能が得られる。しかしながら、壁板が柱に偏心して取り付いたCES造耐震壁では、壁心位置が柱心位置とずれることとなり、偏心壁試験体は無偏心壁試験体と比べて変形性能の低下が認められた。そこで、本年度は前述した壁板が柱に偏心して取り付いたCES造耐震壁と対象として3次元FEM解析を実施し、偏心壁試験体の応力伝達メカニズムについての検討を行った。解析結果は実験結果と概ね一致する傾向が認められた。一方,内部応力状態に着目すると,偏心壁試験体では圧縮側柱の負担せん断力は無偏心壁配置のものと比べて小さく,壁板から圧縮側柱脚部にかけてのせん断力伝達性能の低下する傾向が認められ,偏心壁配置の耐震壁のせん断伝達メカニズムは無偏心壁配置の耐震壁と異なることが確認された。また,壁板が偏心配置されているCES造耐震壁でも,側柱中心位置が壁板厚の範囲にある場合では,圧縮側柱の負担せん断力は偏心壁配置のものと比べて大きく,無偏心壁配置の耐震壁と同程度のせん断力伝達性能を有することが認められた。本年度の研究計画は無偏心壁および偏心壁CES造耐震壁の内部応力状態について検討を行うことである。これについては,三次元FEM解析を実施し,無偏心壁試験体および偏心壁試験体の内部応力状態を考察し,CES造耐震壁のせん断伝達メカニズムを明らかにした。また、目標であった「日本建築学会構造系論文集」への投稿も終了することができ,申請者の研究は順調に進展していると考えられる。

CES構造は従来にない新しい構造形式であることから,現在,日本建築学会で検討されている「CES造建物の性能評価型構造設計指針(仮称)」では,静的増分解析を用いた限界耐力計算が採用される予定である。静的増分解析および時刻歴応答解析に用いる耐震壁の解析モデルについては,両側柱と壁板をそれぞれ線材に置換するTVLEモデル(Three Vertical Line Elementsmodel)が代表的である。CES造耐震壁においても各部材の復元力モデルを適切に与えることができれば,TVLEモデルは静的増分解析に有効なものとなる。そこで次年度は,CES構造の構造性能評価法の開発に資する基礎資料の整備を目的として,CES造耐震壁に関する実験データを対象にTVLEモデルによる静的増分解析を行い,モデル化の妥当性についての検討を行う。(抄録なし)
類推を用いる知識情報処理システムの開発

本研究の目的は、類推に基づいた一般性のある知識情報処理システムを研究開発し、知識情報処理を知的に強化して、それによって問題解決を柔軟にすることである。また、そのための基礎理論を構築することも主な目的の1つである。この目的を達成するために、昭和62年度から平成元年度までの3年間にわたって研究を進め、以下のような所期の成果を得た。(1)知識表現言語として、Horn節集合を採用した。これは、述語論理と論理プログラミングにおける豊かな成果を最大限に活用し、類推と他の推論との融合をはかるためである。この確定節を対象にした類推理論を完成させた。この研究によって類推の本質を究明することができた。(2)日本語インタ-フェ-スを研究開発した。これは、ユ-ザ-の日本語文による知識を確定節(一般にはHorn節)に対話的に変換し、逆にシステムによる類推の結果を日本語に変換するもので、極めて小規模の辞書しか使わず高速な処理が可能なものである。(3)上記の理論と実働化の理論およびインタフェ-スを用いて、類推に基づく知識情報処理システムARTSを実現し、様々な工夫をして高速化した。これによって、本研究の主な目的は達成された。(4)類推の相手となるソ-ス領域を検索することは、実際の類推システムにおいては不可欠のプロセスである。本研究は、知識の抽象化という観点からこの問題を理論と実際の両面から解決した。また、知識を構造化するための抽象化の手法についても研究した。(5)決定規則(determination)による類推と我々の類推を対比させて、類推の妥当性と新しい応用に関する研究を展開し、空値を含むデ-タベ-スにおける空値の推測に、類推が有用であることや類推における負デ-タの活用に関する重要な成果を得た。本研究の目的は、類推に基づいた一般性のある知識情報処理システムを研究開発し、知識処理を知的に強化して、それによって問題解決を柔軟にすることである。また、開発したシステムをエキスパートシステムにおける知識獲得や類推を用いたソフトウェアの再利用による開発支援,類推による言語の翻訳などへの応用をはかることも本研究の目的である。この目的を達成するため、本年度は次の各点に重点を置き成果を得た。(1)知識の入力及び問題の表現に使う英語風の言語と、前年度にほぼ完成した日本語風の言語との間の類推による翻訳システムについて研究した。具体的には、言語間の翻訳の枠組みを支える文法について理論的な研究を行い、簡単な文の学習機能をもつ翻訳システムを試作した。(2)類推による知識獲得のための方式について研究し、関係データベースにおける関数等の依存関係を類推の基本におく方式と既に提案していた方式との融合をはかった。具体的には、負の事実を類推の妥当性の判定に使える新しい類推理論を展開し、意味に立ち入った類推を可能にした。(3)類推と帰納推論を併用する方式について研究し、有効性を確認した。具体的には、類推理論における類推和をユーザが与えるペアの集合から帰納推論する方式を研究開発した。(4)類推における計算量の評価を指向して、一般的な推論の並列化の方式を研究し、並列化の手法とともに、効率的に並列化できない多くの問題を組織的に提出した。これによって、計算量評価と効率化のための基礎が得られた。(5)確定節を対象にした類推理論に基づく類推システムを、日本語による入出力インターフェースも付けて本研究費で購入したSUN3エンジニアリング・ワークステーション上に完成させた。

本研究の目的は、類推に基づいた一般性のある知識情報処理システムを研究開発し、知識情報処理を知的に強化して、それによって問題解決を柔軟にすることである。また、そのための基礎理論を構築することも主な目的の1つである。最終年度である本年度は、次の事項について研究し、システムを完成させ、新しく類推理論の拡張を行った。(1)類推のための抽象化。抽象化は、知識を単純化して学習や問題解決の実行を効率化するために導入された手法であるが、本研究では、これを類推におけるソ-ス領域の牽引付けと可能性の無いソ-ス領域との類推を排除するための手法として位置付けた。まず、従来の類推理論を関数記号や述語記号の対応付けも扱えるように拡張し、その拡張された理論を用いて、上記目的のための抽象化を考え、それを実際のシステムに搭載した。(2)類推システムの効率化。前年度までに開発していた類推システムARTSの効率化を、インタ-フェ-スの改良、(1)による検索機能の追加、インタプリタの簡潔化、条件EPICの完全な実現、ARTSシェルの開発という面から達成した。これによって、システムが利用し易くなり、スピ-ドも初版に比べて612倍程度高速化でき、全体のシステムが完成できた。(3)知識表現言語の拡張。本研究では主として確定節を対象にしてきたが、これでは表現力だけでなく、類推による推論結果の妥当性の議論にも不十分である。そこで、本年度は、否定の扱いとともに階層構造について研究し、それぞれ類推結果の妥当性と知識の構造に関する基礎研究を行い多くの成果を得た。また、Rnsselによる決定規則(deter mination rule)による類推との関連についても成果を得た。
多色照明を用いた反射率画像の推定とデータセットの構築

1フラッシュを用いて撮影した画像と用いずに通常撮影した画像2枚を用いて、画像を反射率画像と陰影画像に分離する手法を考案した。主観評価、客観評価ともに結果従来の手法と比較して性能が上回ることを示した。また本手法を発展させてフラッシュを用いた画像と高ISO感度で撮影した画像を統合することにより、暗部のボケを低減する手法を提案した。Local Linear Modelを用いた画像統合問題を定式化し、凸最適化手法を用いて効果的に解を求めることに成功した。2各画素の分光スペクトル情報を用いて高速に反射率画像を求める手法を提案した.3年間の対外発表成果は学術雑誌9報,学会発表29件であった.平成27年度の研究成果は以下の通りである。1.複数画像を用いた反射率画像の推定:フラッシュを用いて撮影した画像と用いずに通常撮影した画像2枚を用いて、画像を反射率画像と陰影画像に分離する手法を考案した。2.参照画像を用いた画像統合:フラッシュを用いた画像と高ISO感度で撮影した画像を統合することにより、暗部のボケを低減する手法を提案した。結果、従来の手法よりも高速で、かつボケが少なく、効果的な統合が行えることを確認した。3.ハイパースペクトル画像のノイズ除去:ノイズのある画像の反射率を推定するためのノイズ除去手法を考案した。スペクトルライン特徴量を導入し、その特徴を基に画像を分離しデノイズすることで、従来手法と比較してより優れたデノイズ性能が得られることを示した。本研究の一つの目的である、フラッシュとノンフラッシュの二枚の画像を用いた反射率推定手法に関する効果的な手法を考案した。入力画像を反射率画像と陰影画像に分離する問題をスパース最適化問題として定式化し、その問題を高速に解くことで良好な結果が得られることを確認した。また反射率画像推定手法をホワイトバランス問題に応用し、こちらも従来法を上回る結果が得られることを示した。平成28年度の研究成果は以下の通りである。1.反射率画像推定の高速化:各画素の分光スペクトル情報を用いて高速に反射率画像を求める手法を提案した.画素のスペクトル情報から構成される行列の特異値を閾値処理することで従来の高速手法であるRetinexよりも高精度な反射率推定が可能であることを示した2.水中画像における環境色の分離:反射率推定法を発展させ,水中画像における強い色かぶりをもつ環境色を分離することに成功した.水中の強い青色や緑色の環境色を取り除き,高精度な色の復元ができることを示した.3.ハイパースペクトル画像のUnmixing:ハイパースペクトル画像を用いた地表の物質分離(Unmixing)手法を提案した.スパースモデリングの手法を用いており,実画像と人工画像両方において従来の手法を上回る結果が得られた.本研究の一つの目的である、反射率推定に関する高速手法を考案した。入力画像を反射率画像と陰影画像に分離する問題を特異値の閾値処理問題として定式化し、良好な結果が得られることを確認した。また反射率画像推定手法を水中画像のホワイトバランス問題に応用し、こちらも従来法を上回る結果が得られることを示した。平成29年度の研究成果は以下の通りである。本年度においては,画像復元の理論的発展のため,1.ハイパースペクトル画像のUnmixing手法,及び2.多項式システムのスパース性(非ゼロ係数の数)と最大次元を同時に低減するスパースモデリング手法に関して研究を行った.詳細を以下に示す.1.ハイパースペクトル画像のUnmixing手法:少数の成分のみから構成される物体が写る3次元画像(例えば水と鉱物と植物のみの画像,や水,脂肪,骨からなる医用画像)からその成分のみからなる画像に分離する手法を考案した.今回はハイパースペクトル画像における有効性を立証した.2.多項式システムの非ゼロ係数の数と最大次数を同時に最適化する数理的スパースモデリング手法を考案した.非凸最適化問題に帰着される問題を効率的に解くことにより従来手法に比べてよりスパースで低次元のシステムを導出可能なことを示した.ディジタルフィルタの近似問題に本手法を適用し,その有効性を立証した.今後は2次元画像に用いるディジタルフィルタの設計手法にまで本手法を発展させる予定である.1フラッシュを用いて撮影した画像と用いずに通常撮影した画像2枚を用いて、画像を反射率画像と陰影画像に分離する手法を考案した。2各画素の分光スペクトル情報を用いて高速に反射率画像を求める手法を提案した.3年間の対外発表成果は学術雑誌9報,学会発表29件であった.昨年度考案た、二枚の画像を用いた反射率推定手法はその性能が従来の手法を大幅に上回り、国際会議等で高く評価された。今後はこれを多方向照明に発展することでより精度を上げる。また分光測定器を用いて、アルゴリズムの精度を定量的にかつ正確に評価する。