hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カオス時系列解析を用いた柔軟構造物のモデリング手法の開発に関する研究

本研究では人体の臓器の振動特性を把握するための基礎的な技術の開発を目的とした.実際に研究対象とした構造は,臓器の近似構造としてのマルチボディ構造である.しかし,複雑な構造を取り扱う前にいくつかの単純な構造を段階的に定義し,それぞれの構造に対するモデリング手法の開発を行った.ただし,全ての構造について減衰特性および剛性特性には非線形性を仮定し,非線形特性は実験結果に基づいて設定した.最も単純な構造は離散的質量が直列につながった糸状のマルチボディ構造であり,これを柔軟構造1とした.次に,柔軟構造1を2個平行に並べて両者をつないだ梯子状のマルチボディ構造を考え,これを柔軟構造2とした.さらに,柔軟構造2を複数個用いた直方体状の格子構造を柔軟構造3,柔軟構造3の両端をつないだものが柔軟構造4で,柔軟構造4を本研究における最終構造とした.平成15年度は,柔軟構造1とその組み合わせ構造の柔軟構造2を対象に,それらの振動特性測定手法の開発を行った.柔軟構造はスチロール樹脂製の棒状部材とゴム製の球を用いて構築した.それらの構造に対していくつかの加振条件のもとで振動試験を行い,球の中心の状態量を測定した.状態量は時系列として得られ,測定時のサンプリング周期は申請者が以前に開発した独自の手法を用いて算出した.平成16年度は平成15年度の研究成果を基に,柔軟構造1および柔軟構造2のモデリング手法を提示し,構築された数理モデルから得られる応答と実験結果を比較することにより,モデリング手法の改善をはかった.さらに,より複雑な柔軟構造3および柔軟構造4に対する振動試験を行い,それぞれの構造に対するモデリング手法の提示を行った.本研究では人体の臓器の振動特性を把握するための基礎的な技術の開発を目的としている.対象とする構造は,最終的には臓器の近似モデルとしてのマルチボディ構造である.本研究では,上記の最終モデルを取り扱う前にいくつかの段階的なモデルを定義し,それぞれのモデリング手法の開発を行っていく.ただし,すべてのモデルについて減衰特性および剛性特性には非線形性を仮定し,それらの非線形特性については実験結果に基づいて設定する.最も単純なモデルは離散的質量が直列につながった糸状のマルチボディ構造であり,これをモデル1と呼ぶ.次に,モデル1を2個平行に並べて両者をつないだ梯子状のマルチボディ構造を考え,これをモデル2とする.2003年度は,モデル1とその組み合わせ構造のモデル2を対象に,それらの振動特性測定手法の開発を行った.モデル1およびモデル2はスチロール樹脂製の棒状部材とゴム製の球を用いて構築した.それらのモデルに対していくつかの加振条件のもとで振動試験を行い,球の中心の状態量を測定した.アクチュエータとしての加振装置一式は2003年度に新たに購入した.球の中心の状態量計測はスチロール樹脂の柔軟性のため大変位を伴い,計測にはこれも2003年度に新たに購入した超高速デジタル画像センサを用いて行った.状態量は時系列として得られ,測定時のサンプリング周期は申請者が以前に開発した手法を用いて算出した.大変位を伴う振動現象を対象とする場合,非線形性が原因で線形振動の知見からは予測できない現象が起こる.本研究で対象としているモデルからも複雑な挙動が観測されることがあったが,モデル1およびモデル2に関して,加振条件の違い,構造の違いによる振動特性の差異を計測することが可能な振動特性測定手法を開発した.本研究では人体の臓器の振動特性を把握するための基礎的な技術の開発を目的とした.実際に研究対象とした構造は,臓器の近似構造としてのマルチボディ構造である.しかし,複雑な構造を取り扱う前にいくつかの単純な構造を段階的に定義し,それぞれの構造に対するモデリング手法の開発を行った.ただし,全ての構造について減衰特性および剛性特性には非線形性を仮定し,非線形特性は実験結果に基づいて設定した.最も単純な構造は離散的質量が直列につながった糸状のマルチボディ構造であり,これを柔軟構造1とした.次に,柔軟構造1を2個平行に並べて両者をつないだ梯子状のマルチボディ構造を考え,これを柔軟構造2とした.さらに,柔軟構造2を複数個用いた直方体状の格子構造を柔軟構造3,柔軟構造3の両端をつないだものが柔軟構造4で,柔軟構造4を本研究における最終構造とした.平成15年度は,柔軟構造1とその組み合わせ構造の柔軟構造2を対象に,それらの振動特性測定手法の開発を行った.柔軟構造はスチロール樹脂製の棒状部材とゴム製の球を用いて構築した.それらの構造に対していくつかの加振条件のもとで振動試験を行い,球の中心の状態量を測定した.状態量は時系列として得られ,測定時のサンプリング周期は申請者が以前に開発した独自の手法を用いて算出した.平成16年度は平成15年度の研究成果を基に,柔軟構造1および柔軟構造2のモデリング手法を提示し,構築された数理モデルから得られる応答と実験結果を比較することにより,モデリング手法の改善をはかった.さらに,より複雑な柔軟構造3および柔軟構造4に対する振動試験を行い,それぞれの構造に対するモデリング手法の提示を行った.
高等植物のミトコンドリアダイナミクスと生殖戦略

(1)タペート崩壊時におけるミトコンドリアの動態花粉形成過程のシロイヌナズナおよびイネにおいて,タペート細胞が正常な形態のオルガネラおよび細胞膜を保持したまま,葯室内の花粉粒の間にアメーバ状に陥入していくことがわかった.これまで,イネ,シロイヌナズナはともに,他の多くの被子植物と同様にタペート細胞が葯室周縁に留まる分泌型タペートを有していると考えられてきた.しかし本研究の結果から,崩壊に先行して細胞自体が葯室内へ陥入していく侵入型のタペートであることが明らかとなった.またタペート陥入に先だって,減数分裂期の前から細胞壁が消失し始めることが明らかとなった.今後は,花粉の成熟過程における陥入したタペートからの物質輸送について明らかにしたい.(2)イネ雌性配偶体構成細胞における遺伝子発現プロファイリング本研究では,イネ雌性配偶体構成細胞の遺伝子発現プロファイリングにより各細胞の機能を解明することを目指し,卵細胞,助細胞中央細胞,反足細胞をそれぞれ生細胞の状態で多数単離し,それぞれの細胞から抽出したRNAを用いてマイクロアレイ解析を行った.その結果,雌性配偶体を構成する細胞の中では助細胞が極めて特異的な発現プロファイルを持つことが明らかとなった.各細胞で特異的に発現量が変化する遺伝子群を本年度報告されたシロイヌナズナのプロファイルと比較すると,イネとの共通性は低かった.また,同様の方法で雌性配偶体構成細胞をそれぞれ単離し,次世代シーケンサを用いて転写産物の配列を網羅的に取得した.現在,得られたデータを解析している.本課題では,ミトコンドリアのダイナミクス,特にミトコンドリア分裂・融合装置を構成するタンパク質相互の関係を明らかにすることで,高等植物のミトコンドリアの分裂融合の仕組みを解明するとともに,ミトコンドリアのダイナミクスが生殖過程においてどのような役割を果たすのかを明らかにする.(1)ミトコンドリアをGFPで可視化したシロイヌナズナに変異原処理をした後代から,ミトコンドリアの形態が異常になる突然変異系統を得た.原因遺伝子のマッピングにより,植物界に特異的に存在する新規遺伝子の5種のアリルを単離した.突然変異体に野生型のアリルを導入すると,表現型が回復したことから,この遺伝子をミトコンドリアを長大化させる遺伝子ELM1と命名した.さらに,酵母ツーハイブリッド解析,およびBiFC実験によって,この遺伝子産物が,すでにわれわれが同定していたミトコンドリアの分裂装置であるDRP3と結合する事が明らかとなった.DRP3突然変異体ではELM1タンパク質は正常にミトコンドリアに局在した.逆にELM1突然変異体では,DRP3タンパク質のミトコンドリアへの移行が阻害された.また,DRP3突然変異体において,エストロゲンで一過的にELM1遺伝子を発現させて経時的に観察したところ,長大化したミトコンドリアにDRP3が局在し,ミトコンドリアが分裂して,粒状化した.以上の結果から,ELM1は,分裂装置DRP3をミトコンドリアにリクルートするタンパク質であることが明らかとなった.(2)卵およびタペート特異的プロモータで各種蛍光タンパク質を発現させるコンストラクトを作製し,イネおよびシロイヌナズナを形質転換した.また,ミトコンドリアが長大化したシロイヌナズナの突然変異系統に変異原処理をおこない,ミトコンドリア融合に関与する遺伝子のスクリーニングを開始した.今後は,これらの系統を用いて,ミトコンドリアの融合分裂の生殖における役割を明らかにする.(1)タペート,花粉の生殖細胞,卵でそれぞれ特異的に発現するプロモータにミトコンドリア局在型のKaedeを連結し,イネおよびシロイヌナズナを形質転換した.得られたそれぞれの形質転換体は,意図したとおりタペート,生殖細胞,卵でKaedeを発現していることを確認した.今後,タペートについては,花粉形成の各段階でミトコンドリアの動態を観察し,特にタペート崩壊時におけるミトコンドリアの挙動を明らかにする.また,得られた形質転換体を利用して,花粉管の発芽,伸長と受精時におけるミトコンドリアのダイナミクスを明らかにする予定である.(2)通常,植物の体細胞でのミトコンドリアの形態は小型・粒状である.一方,ゼラニウムとトウモロコシにおいて,卵細胞ではミトコンドリアが巨大な釣鐘状・環状であることがこれまでに報告されていた.本研究ではイネ卵細胞ミトコンドリアの形態,特徴を明らかにするため,生きた状態で単離したイネ卵細胞を用いてミトコンドリアとmtDNAを同時に染色して観察を行った.その結果,イネの卵細胞ミトコンドリアは体細胞と同様に,小型・粒状の形態を取っていることが明らかになった.また,mtDNAの染色結果から,イネ卵細胞ミトコンドリアは大量のmtDNAを保持していることがわかった.(3)イネのミトコンドリアリボソームタンパク質の網羅的な解析の過程で,動物や菌類には存在しない植物特異的な遺伝子を同定した.この遺伝子についてシロイヌナズナを材料として機能解析をおこなったところ,雄性配偶子の形成に必須の遺伝子であることが判明した.今後は,この遺伝子を利用して,花粉形成とミトコンドリアの機能との関連を明らかにしたい.(1)卵細胞

特異的に発現する遺伝子の網羅的解析卵細胞においてどのような遺伝子発現が起きているのかを網羅的に解析するために,イネの受精直前の雌蕊の中央部分を切断し,顕微鏡下で卵細胞を単離・回収した.このようにして集めた約4,000個の卵細胞から純粋な卵細胞由来のRNAを用いてマイクロアレイ解析を行った.その結果,卵細胞特異的な遺伝子として唯一報告されているECA1遺伝子と極めて高い相同性をもつ遺伝子がイネの卵細胞でも発現することが分かった.このことから,この方法で卵細胞特異的な遺伝子発現の解析が可能であることを確認した.マイクロアレイ解析の結果,卵細胞で特異的に発現するmiRNAが見出され,その標的遺伝子の転写産物量が卵細胞において低下していることが分かった.さらに単子葉植物の胚形成に関与していると考えられるオーキシン輸送タンパク質候補が見つかった.今後は,単離した卵細胞で特異的に発現する遺伝子の同定を進めるとともに,それらの機能を明らかにする.同様の方法で助細胞を単離し,助細胞で特異的に機能する遺伝子の同定を進める.(2)受精時における精細胞および卵細胞ミトコンドリアの挙動.精細胞および卵細胞でそれぞれ特異的なプロモータを用いてミトコンドリア移行型の蛍光タンパク質を発現させ,多光子レーザー顕微鏡を使うことで生きた精細胞,卵細胞のミトコンドリアを可視化させることに成功した.また,シロイヌナズナin vitro受精系を確立した.今後,受精過程におけるミトコンドリアの挙動を解析する予定である.シロイヌナズナおよびイネについて,タペート細胞特異的発現を示すシロイヌナズナA9遺伝子およびイネOsg6B遺伝子の転写調節領域およびミトコンドリア,プラスチド,ペルオキシソーム,細胞膜にそれぞれ局在する蛍光タンパク質Kaedeを用いて,タペート細胞のオルガネラを特異的に可視化した植物体を作製し,固定包埋せず共焦点レーザー顕微鏡を用いて生育ステージを追って菊を観察した.その結果,花粉形成過程のシロイヌナズナおよびイネにおいて,タペート細胞が正常な形態のオルガネラおよび細胞膜を保持したまま,葯室内の花粉粒の間にアメーバ状に陥入していくことがわかった.これまで,イネ,シロイヌナズナはともに,他の多くの被子植物と同様にタペート細胞が葯室周縁に留まる分泌型タペートを有していると考えられてきた.しかし本研究の結果から,これら分泌型タペートと考えられてきたシロイヌナズナおよびイネのタペート細胞が,崩壊に先行して細胞自体が葯室内へ陥入していく侵入型のタペートであることが明らかとなった,イネ雌性配偶体を構成する各細胞は,正常な生殖および胚発生等に関して各々極めて重要な機能を持つと考えられている.本研究では,イネ雌性配偶体構成細胞の遺伝子発現プロファイリングにより各細胞の機能を解明することを目指し,まず卵細胞,助細胞をそれぞれ生細胞の状態で多数単離し,抽出したそれぞれのRNAを用いてマイクロアレイ解析を行った.その結果,シロイヌナズナ卵細胞および助細胞で高発現する遺伝子と相同性の高い遺伝子が,イネ卵細胞および助細胞においても高発現していること,およびプロモーター発現解析の結果から,本研究におけるマイクロアレイ解析には高い信頼性があることが示された.(1)タペート崩壊時におけるミトコンドリアの動態花粉形成過程のシロイヌナズナおよびイネにおいて,タペート細胞が正常な形態のオルガネラおよび細胞膜を保持したまま,葯室内の花粉粒の間にアメーバ状に陥入していくことがわかった.
超微粒子ケーク掃流のためのコーン・プレート型ダイナミックフィルターの開発

本研究では、コン・プレート型ダイナミックフィルターを試作し、難濾過性O/Wエマルションの精密濾過実験を行い、濾過特性に及ぼす種々の因子の影響について検討した。以下にその結果をまとめる。1.コーン・プレート型ダイナミックフィルターがもつ高いケーク掃流性能により、長時間にわたる難濾過性超微粒子スラリーの高速濾過が実現でき、本法の優位性が明らかとなった。2.種々の操作条件でコーン・プレート型ダイナミック濾過を行い、次の操作指針を得た。・高圧縮性ケークを生成するスラリーに対しては、最適圧力の決定が重要である。・コーンの回転速度の増大により飛躍的に濾過性能は向上する。ただし、エネルギー消費量を考慮して最適な回転速度を決定する必要がある。・乱流促進効果を狙ってコーン・プレートに多数の溝を設けるなどの工夫を施すことにより、さらなる高性能化に繋がる。3.供給槽に濾液の返送を行わず試料液濃度が変化する濃縮濾過と、濾液を返送して濃度を一定に維持する定濃度濾過を行い、両者の濾過挙動を比較・検討した。その結果、濃縮濾過の濾過速度は、同一濃度において、定濃度濾過における平衡濾過速度よりかなり小さな値を示すことが明らかとなった。定濃度濾過では、定常状態でケクの形成速度と剥離速度が丁度等しくなって、濾過速度が一定値を示すが、濃縮濾過では、絶えず試料液濃度が増大するため、徐々にケークの形成が進行する擬定常の状態が常に保たれて濾過濃縮が進行する。こうした両者のメカニズムの相違が濾過速度の相違に結びついている。以上より、本研究ではコン・プレート型ダイナミックフィルターの優れた濾過性能を明らかにし、高性能なダイナミックフィルターの装置設計および操作指針を確立するための知見を得た。本研究では、膜面に均一な剪断力を与え、高圧縮性の難濾過性超微粒子懸濁液の高速かつ高精度の膜濾過を可能とするコーン・プレート型ダイナミックフィルターを試作し、その濾過特性について検討し、以下の知見を得た。1コーン・プレート型と従来の回転円板型ダイナミックフィルターを用いて高圧縮性の難濾過性超微粒子懸濁液の精密濾過実験を行い、両者の濾過特性を比較し、濾過速度や濾液の清澄性などに関して、コーン・プレート型ダイナミック濾過法の優位性を明らかにした。2コーン・プレート型フィルターでは、均一な濾過ケークが形成されることを実験後の生成ケークの観察から見い出し、分離性能の向上のために、膜面に均一な剪断力を与えることの重要性を明らかにした。3濾過速度に及ぼすコーンの回転速度やコーンと膜面とのクリアランスの影響を明らかにし、ケークの掃流に最適な操作条件を検討し、ダイナミックフィルターの設計指針やその最適操作を確立するための情報を収集した。以上のように、本研究ではコーン・プレート型ダイナミックフィルターを開発し、その優れた濾過性能を明らかにした。さらに、粒径や粒子表面の静電的特性の異なる種々の超微粒子懸濁液を用いて、コーン・プレート型ダイナミック濾過を行い、濾過速度やケーク構造に及ぼす超微粒子の粒径分布や表面電位の諸特性の影響を明らかにし、またケークの掃流機構を究明する予定である。本研究では、高圧縮性の難濾過性超微粒子懸濁液の高速かつ高精度の膜濾過を可能とするコーン・プレート型ダイナミックフィルターを用いて濾過実験を行い、濾過特性に及ぼす種々の因子の影響について検討し、以下の成果を得た。1油滴懸濁液等の種々の超微粒子懸濁液を用いてコーン・プレート型ダイナミック濾過を行い、濾過速度やケーク構造に及ぼす超微粒子の粒径分布等の諸特性の影響を明らかにした。

これらの結果に基づき、濾過特性と粒子の特性との関係を究明し、ケークの掃流理論を構築するための基礎データを得た。2種々の条件でコーン・プレート型ダイナミック濾過を行い、コーンと膜面とのクリアランスやコーンの形状等に関する最適な装置構造を探索するとともに、濾過圧力、コーンの回転速度等の最適操作法を探索し、最適化のための指針を得た。3クロスフロー濾過装置を設備備品として導入し、ダイナミック濾過法の中で最もよく適用されているクロスフロー濾過法と本研究で提案したコーン・プレート型ダイナミック濾過法の両者の濾過特性を比較し、本法の優位性を明らかにした。以上のように、本研究ではコーン・プレート型ダイナミックフィルターの優れた濾過性能を明らかにし、種々の試料、濾過条件で得られた超微粒子懸濁液の濾過特性を考察することにより、高性能なダイナミックフィルターの設計指針とその最適操作のための理論的指針を確立するための基礎的知見を得た。本研究では、高圧縮性ケークを生成する難濾過性油水エマルションを試料に用い、コーン・プレート型ダイナミックフィルターによる濾過実験を試み、濾過特性に及ぼす種々の因子の影響について検討した。以下にその結果をまとめる。1コーン・プレート型ダイナミックフィルターがもつ高いケーク掃流性能により、長時間にわたる難濾過性超微粒子スラリーの高速濾過が実現でき、本法の優位性が明らかとなった。2種々の条件でコーン・プレート型ダイナミック濾過を行い、高圧縮性ケークを生成するスリラーに対しては最適圧力の決定が重要であること、回転速度の増大により飛躍的に濾過性能は向上するが、エネルギー消費量を考慮して最適な回転速度を決定する必要があること、乱流促進効果を狙ってコーン・プレートに多数の溝を設けるなどの工夫を施すことにより、さらなる高性能化に繋がることなどを明らかにした。3供給槽に濾液の返送を行わず試料液濃度が変化する濃縮濾過と、濾液を返送して濃度を一定に維持する定濃度濾過を行い、両者の濾過挙動を比較・検討した。その結果、濃縮濾過の濾過速度は、同一濃度において、定濃度濾過における平衡濾過速度よりかなり小さく値を示すことが明らかとなった。定濃度濾過では、定常状態でケークの形成速度と剥離速度が丁度等しくなって、濾過速度が一定値を示すが、濃縮濾過では、絶えず試料液濃度が増大するため、徐々にケークの形成が進行する擬定常状態の状態が常に保たれて濾過濃縮が進行する。こうした両者のメカニズムの相違が濾過速度の相違に結びついている。以上より、本研究ではコーン・プレート型ダイナミックフィルターの優れた濾過性能を明らかにし、高性能なダイナミックフィルターの装置設計および操作指針を確立するための知見を得た。
音声コミュニケーションをともなう向社会行動の神経基盤の解明

本研究の目的は、小型霊長類のコモンマーモセットを用いて、音声コミュニケーションをともなう向社会行動の神経基盤を解明することである。神経基盤に関しては、in vivo2光子カルシウムイメージングの系を用いて明らかにする。このためには、頭部固定状態、課題実行時にin vivo 2光子カルシウムイメージングをおこなう系を確立する必要がある。2018年度は、この実験系を確立し、論文報告した。具体的には、霊長類マーモセットを数ヵ月訓練すると、課題装置のコントローラーを操作して、画面上のカーソルを特定の位置に移動させることができるようになった(1方向/2方向到達運動課題)。次に、マーモセット大脳新皮質の運動野で神経細胞に蛍光カルシウムセンサーGCaMP6fを発現させた。このマーモセットが運動している時に2光子カルシウムイメージング法をおこなうことで、到達運動に関連する神経活動を検出する事に成功した。2方向到達運動課題では同じ神経細胞集団を12日間にわたって観察し、ある神経細胞がこの期間を通してある特定の位置へカーソルを移動させる時にのみ活動することを示した。この結果は、マーモセットに2択課題をおこなわせることが可能なことを示唆している。さらに、神経軸索や樹状突起など、細胞体よりも微小な構造の活動を課題実行時にイメージングし、行動に関連した活動を検出する事にも成功した。この結果は、様々な脳領域間での入出力のやりとりを、霊長類でも明らかにすることが可能となることを示唆している。2018年度は、霊長類マーモセットのための手を使う運動課題を開発し、2光子カルシウムイメージングによって運動中の神経細胞の細胞体・軸索・樹状突起の活動が計測できることを実証できたため。向社会行動課題を構築し、in vivo 2光子カルシウムイメージングで神経基盤の解明を目指す。
代数多様体を中心にした多様体の研究

研究課題「代数多様体を中心にした多様体の研究について」は新しい知見が得られたが、代表者、分担者がそれぞれの分野の国内的国際的研究集会に参加して意見の交換、対話など一定の成果をあげた。具体的には、向井、可知はトポロジー研究集会、岸本、二宮、大塚が第二回日中環論シンポジウムに、浅田が非可換幾何学の研究集会(イタリア)に参加して一定の成果をあげた。これらはいづれ論文として学術雑誌に公表される予定であり、今後の進展の基盤となるものと思われる。1995年、1996年に発表された論文は、向井、可知のH-空間に関するもの、岸本のポーランド数学者ノヴイツキイと共著の体の微分像に関するものがある。複写、研究集会参加のための旅費の補助等に科研費は使用され極めて有効であり、数学の各分野からの多様体へのアプローチは一つの基盤固めができたものと評価し得るものである。
細胞壁の細孔容積による粗飼料の飼料価値評価の試み

1.粗飼料の消化は、ルーメン微生物が細胞壁に付着し、それが出す消化酵素が基質に接触することにより開始される。このとき、消化酵素には大きさがあるので、これが侵入できるおおきさの空隙(細孔)が多いほど、消化が進むと考えられる。この関係を明らかにするためには、粗資料細胞壁の細孔の大きさと、容積を数量化する必要がある。そこで、本研究では、粗飼料細胞壁の細孔容積を測定する方法を検討するとともに、その方法により求めた細孔容積と粗飼料の第一腸内分解率との関係を調べるために4つの実験をおこなった。2.実験1では、木材科学の分野で使われている溶質排除法とよばれる細孔容積測定方法を粗飼料の細孔容積測定に応用することを試みた。その結果、溶質の分子直径の相違ともなう細孔容積の変化パターンは各試料(麦稈、早刈乾草、遅刈乾草)をつうじて一定しており、パルプや紙について報告されているパターンと一致し、粗飼料の細孔容積の測定にも溶質排除法を応用できることが示された。3.実験2では12種の試料、実験3では16種の試料について、溶質排除法により細孔容積を測定するとともにナイロンバック法により第一胃内分解率を測定した。その結果、細孔容積(実験2:2.754.98、実験3:2.595.10ml/gDM)と培養初期の乾物とNDFの第一胃内分解率との間に高い正の相関がみられた。4.実験4では、アルファ乾草とチモシー乾草を第一胃内で培養し、培養にともなう細孔容積の変化を調べた。その結果、培養前の細孔容積はアルファルファで5.26ml/gDM、チモシーで4.14ml/gDMであったが、培養にともない段階的に減少し、48時間培養後でそれぞれ1.48、2.45ml/gDMまで減少した。5.以上の結果から、細胞壁の細孔容積は粗飼料の飼料価値評価において有用な情報を提供するものと考えられた。1.粗飼料の細胞壁の消化は、ルーメン微生物が細胞壁に付着し、それが出す消化酵素が基質に接触することにより開始される。このとき、消化酵素には大きさがあるので、これが侵入できる大きさの空隙(細孔)が多いほど、消化が進むと考えられる。本研究の目的は、粗飼料の消化率に影響を与えると考えられる細胞壁の細孔容積を測定し、これを粗飼料の飼料価値評価の一つの指標にしようとするものである。2.この目的のために本年度は二つの実験を行なった。3.実験1では、木材科学の分野で製紙原料の物理的性質の一つとして細孔容積が測定されているが、その測定法の一つである溶質排除法を粗飼料の細胞壁細孔容積測定に応用し、その有効性を検討した。その結果、溶質の分子直径が大きくなるのにともなう細孔容積の変化パターンは各試料(チモシー早刈および遅刈乾草、麦稈)を通じて一定しており、パルプや紙の場合のパターンとよく一致していた。このことは、粗飼料細胞壁もパルプや紙などで用いられているものと同一の分子直径の溶質により細孔容積および細孔分布を測定できることを示している。ちなみに、本実験では、細孔分布を測定するための溶質として、グルコース(溶液中分子直径8Å)、ラフィノース(12Å)、分子直径の異なる5種類のデキストラン(51560Å)を用いた。4.実験2では、早刈と遅刈のオーチャードグラス乾草およびアルファルファ乾草の葉部、稈部の都合8種の試料について、溶質排除法により細孔容積を求めるとともに、ナイロンバッグ法により乾物の第一胃内分解率を測定した。その結果、細孔容積と培養初期の乾物第一胃内分解率の間に高い正の相関がみられた。5.以上の結果から、溶質排除法により測定した細胞壁細孔容積は粗飼料の飼料価値に関係する物理的性質の一つとして検討してみる価値があることが示唆された。

4.実験4では、アルファ乾草とチモシー乾草を第一胃内で培養し、培養にともなう細孔容積の変化を調べた。その結果、培養前の細孔容積はアルファルファで5.26ml/gDM、チモシーで4.14ml/gDMであったが、培養にともない段階的に減少し、48時間培養後でそれぞれ1.48、2.45ml/gDMまで減少した。5.以上の結果から、細胞壁の細孔容積は粗飼料の飼料価値評価において有用な情報を提供するものと考えられた。
スタチン系薬剤が口腔扁平上皮癌の発育・浸潤に与える影響

コレステロールは人体に必須な脂質であるが、年齢によるコレステロール調節機能の低下や過剰摂取によって、血中コレステロールの上昇をまねき脂質異常症となり、動脈硬化や虚血性心疾患、脳梗塞を引き起こす原因となる。コレステロールの8割は、肝臓でメバロン酸経路といわれる経路を介して合成される。スタチンはHMG-CoAからメバロン酸へと返還する際に必要なHMG-CoA還元酵素の働きを阻害することによって血中のコレステロール値を低下させる薬物である。脂質異常症の患者において冠動脈疾患や脳血管障害の発症リスクを低下させる効果があるとされており、男女問わず多くの患者が服用している薬剤である。近年、スタチンを内服した癌患者は、癌の死亡リスクが低いという研究結果が報告された。卵巣癌、前立腺癌、肝臓癌、すい臓癌に対しては抑制効果があり、血液のがんに対しては効果がないと報告されており、癌種によってその効果は様々である。現時点で、口腔癌とスタチンとの関連を分析した研究は少なく、スタチンの投与によって肺転移が抑制されることが報告されている。スタチンはBMP-2の合成を促進させることで骨芽細胞を活性化し、RANKLとOPGの発現を調節することで破骨細胞の活性を抑制する、すなわち骨形成を促進させる効果があると報告されている。スタチンの薬理作用はビスフォスフォネートと類似しているため、破骨細胞の分化と機能抑制が期待されるが、一方でビスフォスフォネートと異なり、骨基質に選択的な移行を行わないため、その効果は限定的だとする報告もある。本研究では、口腔扁平上皮癌の発育・浸潤、特に顎骨浸潤においてスタチン系薬剤がどのように影響を与えるのかを解析したいと考えている。マウス由来の扁平上皮癌細胞にスタチンを添加して培養し、細胞増殖能、アポトーシス評価、細胞浸潤の評価を行っている。結果にばらつきが大きく、条件設定を再度行ない、最終的な評価を行っている最中であるが、おおむね予測した通りの結果がでていると考えている。口腔癌の顎骨浸潤モデルマウスにおいて、スタチンを投与し、その腫瘍浸潤抑制効果や転移様式を観察する。初年度に予備実験として行う予定であった動物実験が、先延ばしになったため、その動物購入費用として充てる予定である。
可搬性の高い聴覚ディスプレイシステムの開発

頭部伝達関数(head-related transfer function, HRTF)は,音源から聴取者の鼓膜面上までの音の伝搬を表している.音源信号にHRTFが畳み込まれた音は,聴取者に仮想的な音源を知覚させる.本研究では,計算機の描画用プロセッサであるGPU(graphics processing unit)を用いて並列処理をすることで, 42個までの仮想音源を同時に制御可能な聴覚ディスプレイシステムを開発した.また,ノート型PCへの実装も可能であり,可搬性の高いシステムを実現した.頭部伝達関数(head-related transfer function, HRTF)は,音源から聴取者の鼓膜面上までの音の伝搬を表している.音源信号にHRTFが畳み込まれた音は,聴取者に仮想的な音源を知覚させる.本研究では,計算機の描画用プロセッサであるGPU(graphics processing unit)を用いて並列処理をすることで, 42個までの仮想音源を同時に制御可能な聴覚ディスプレイシステムを開発した.また,ノート型PCへの実装も可能であり,可搬性の高いシステムを実現した.本研究では,音響バーチャルリアリティを実現するために,仮想的な音源を使用者に提示する聴覚ディスプレイシステムを,計算性能に比較的制限がある携帯機器において実装することを目的としている.従来のほとんどのシステムは,高性能な計算機や専用のDSPを用いて実装されているが,携帯機器の性能が比較的低いことや消費電力を考慮して,聴覚の性質に基づく計算量の低減及び汎用のプロセッサを用いた実装について検討を行っている.当該年度は,まず計算量の低減について検討を行った.仮想音源を実現するために,音源から出た音が聴取者の鼓膜に届くまでの伝搬による周波数特性の変化を再現する方法が良く知られている.この伝搬による周波数特性の変化分を「頭部伝達関数」と呼び,それをディジタルフィルタとして音信号に畳み込むことで,原理的に任意の仮想音源を計算機上で生成することができる.頭部伝達関数は,聴取者の頭部や耳介などにおける反射・回折の影響を含んでおり,一般的に複雑な特性となる.しかし,聴覚の性質を踏まえると,ある程度簡略化しても仮想音源の知覚に影響しないと考えられる.そこで,当該年度では,頭部伝達関数の周波数特性を知覚に影響しない範囲で簡略化が可能かどうかを明らかにする聴取実験を行った.その結果,低域に関しては1kHz以下,高域に関しては音源と反対側の耳に対する48kHz以上の帯域を簡略化しても,仮想音源の知覚に影響しないことが示された.このことによって,知覚に影響しない帯域に対して畳み込み処理を行う必要がなく,計算量の低減が可能となった.さらに,複数の仮想音源を生成する場合でも,簡略化可能な帯域に関しては音源の数に関わらず処理の負荷は一定となる.したがって,実環境に近い仮想音空間を実現する場合に,当該年度の成果が大きく寄与するといえる.本研究では,音響バーチャルリアリティを実現するために,仮想的な音源を使用者に提示する聴覚ディスプレイシステムを,計算性能に比較的制限がある携帯機器において実装することを目的としている.従来のほとんどのシステムは,高性能な計算機や専用のDSPを用いて実装されているが,携帯機器の性能が比較的低いことや消費電力を考慮して,聴覚の性質に基づく計算量の低減及び汎用のプロセッサを用いた実装について検討を行っている.当該年度では,音源から鼓膜面までの音の伝搬特性である頭部伝達関数を,任意の音源信号に畳み込むことで仮想音源を実現するために,一般の個人用計算機(以下PC)に用いられる描画用のプロセッサであるGPU(graphics processing unit)を用いた実装を検討した.また,仮想音源の移動も再現するため,任意の音源方向に対応する頭部伝達関数を補間によって算出する処理も実装した.簡易的な主観評価実験によって,仮想音源が適切に定位していることを確認した.また,仮想音源数を増加させた場合の処理時間について検討を行った結果,本システムは7音源まで十分短い遅延時間で処理可能であることが分かった.本年度は,基礎検討のためデスクトップ型PCを用いたが,現在のノート型PCでもグラフィック性能は非常に向上しているため,最終的にはノート型PCへ実装することによって可搬性の高い聴覚ディスプレイシステムが実現できると考えている.本研究では,音響バーチャルリアリティを実現するために,仮想的な音源を使用者に提示する聴覚ディスプレイシステムを,計算性能に比較的制限がある携帯機器において実装することを目的としている.従来のほとんどのシステムは,高性能な計算機や専用のDSPを用いて実装されているが,携帯機器の性能が比較的低いことや消費電力を考慮して,聴覚の性質に基づく計算量の低減及び汎用のプロセッサを用いた実装について検討を行ってきた.前年度において,音源から鼓膜面までの音の伝搬特性である頭部伝達関数を,任意の音源信号に畳み込むことで仮想音源を実現するために,一般の個人用計算機(以下PC)に用いられる描画用のプロセッサであるGPU (graphics processing unit)を用いて実装した.さらに,仮想音源の移動も再現するため,任意の音源方向の頭部伝達関数を補間によって算出する処理も実装した.当該年度では,GPU上で並列処理を行う際,並列化された各処理の管理をGPUのアーキテクチャに合わせた実装をすることで,より高速に処理を行うことを可能とした.具体的には,前年度では7音源まで同時処理可能であったシステムが,22音源まで制御可能であることを示した。また,開発したシステムをノート型PCに移植し動作可能であることも示した。したがって,当初の目的である,可搬性のある聴覚ディスプレイシステムを実現することができたといえる.以上のシステムは,学会等で外部発表をするとともに,秋田県立大学でのオープンキャンパスや日本音響学会聴覚研究会において,デモンストレーションをすることで,本研究の成果を一般にも公開した.
N-acetyl-aspartyl-glutamateの生体内での役割

N-acetyl-aspartyl^glutamate(NAAG)は、哺乳動物の中枢神経系に存在する神経伝達物質の中で3番目に多いものである。NAAGはそれ自体がmGluR3の作動物質であるが、NAAGがNAAG peptidaseにより分解されるとN-acetyl-aspartate(NAA)とglutamateとなる。従って、NAAGは分解されるとNAAGの作用は無くなるが、glutamateが産生されることによりmGluR3だけでなくその他のglutamateの受容体が活性化されることとなる。従ってNAAGを単純に投与することではNAAGの役割を明らかにさせることは出来ない。そこでNAAGの分解酵素であるNAAGpeptidase(GCP II及びGCP III)の阻害薬を用いて、glutamateを増加させることなく内因性のNAAGを増加させ、NAAGの侵害刺激伝達に対する役割を検討した。今回の研究の前に、炎症性疼痛モデル及び神経障害性疼痛モデルにおいてNAAG peptidase inhibitorの静脈内投与・髄腔内投与にて鎮痛効果が見られることを報告している。今回の研究では、NAAG peptidase inhibitorを炎症の局所、もしくは脳室内へ投与することにより炎症性疼痛モデルにおいて良好な鎮痛が得られること見いだした。NAAGは、哺乳動物の中枢神経系に豊富に存在する神経伝達物質であり、mGluR3の作動薬として働くことが知られている。中枢神経系及び脊髄でのN-acetyl-aspartyl-glutamate (NAAG)の侵害刺激伝達における役割に関しては今まで報告されてきていたが、末梢神経での役割に関しては報告がなかった。本研究では、炎症性疼痛時にNAAG peptidase inhibitorであるZJ43及び2-PMPAを投与しその鎮痛効果を検討した。炎症性疼痛モデルとしては、ラットホルマリンテスト、とラットカラゲニンテストを用いた。ZJ43及び2-PMPAは、2つのモデルで同様に投与量依存性の鎮痛効果を示し、その効果はgroup II mGluR(mGluR2及びmGluR3)の拮抗薬であるLY341495にて完全に拮抗された。また、group II mGluR agonistであるAPDC及びSLX-3095-1でもNAAG peptidase inhibitorと同様の鎮痛効果が2種類の動物実験モデルにて得られた。以上の結果から、炎症時に炎症部にNAAGは放出されており、mGluR3に作用することにより鎮痛効果を発揮していることが示唆された。以上より、NAAGpeptidase inhibitorは炎症性疼痛に対する治療薬としての可能性があることが示された。N-acetyl-aspartyl-glutamate(NAAG)は哺乳動物の中枢神経系に多く存在する。NAAGはmGluR3の作動薬として働き、またNAAG peptidaseによりN-acetyl-aspartateとglutamateに分解され、glutamateの供給源としても働く。このように複雑な作用が報告されている。また、慢性疼痛に患者では中枢神経系でNAAGの含量が増加していることが報告されている。このように、glutamateを介する痛み刺激伝達にNAAGが強く関与している可能性が示唆されてきている。本年は、中枢神経系以外に末梢神経、特に末梢神経の遠位端での炎症性疼痛に対するNAAGの働きに関して検討した。炎症性疼痛モデルとして、ラットホルマリンテスト・カラゲニンテストを用いた。ホルマリンテストは5%ホルマリンを、カラゲニンテストではカラゲニン2mgをラット後肢に皮下注し、炎症を誘発することにより痛みを作成した。ホルマリンテスト・カラゲニンテストでともに、NAAGpeptidase inhibitorをホルマリンもしくはカラゲニンと同時投与することにより痛みを投与量依存性に軽減することができた。またNAAG自身を投与しても痛みを軽減した。これらの効果はmGluR3のantagonistであるLY341495にて拮抗できた。従って、炎症性疼痛では炎症の部でNAAGが放出されており、このNAAG量が分解酵素阻害薬により増量することによりmGluR3が活性化され、鎮痛効果を発揮している可能性が示唆された。このように、NAAGは今後鎮痛薬開発のターゲットとなる可能性があると考えられた。

N-acetyl-aspartyl-glutamate(NAAG)は、内因性の神経伝達物質であり、グルタミン酸の代謝型受容体の一つであるmGluR3の作動物質である。またNAAGは、NAAG peptidaseによりN-acetyl-aspartateとグルタミン酸に分解される。従って、分解されると更にグルタミン酸を産生するためNAAG自体の効果を検討するためにはNAAG自体を投与するよりもNAAGの分解を抑制し、組織内のNAAG量を増加させることが有効であると考えられる。mGluR3の作動薬は鎮痛効果を持つことが報告されている。さらにNAAGpeptidase inhibitorは髄腔内投与、全身投与で鎮痛効果を示すことを報告してきた。NAAGは中脳水道周囲に発現していることが知られている、従って、NAAGが脊髄より上位で侵害刺激伝達に関与している可能性もあると考えられる。今回はNAAG peptidase inhibitorを脳室内へ投与し、その鎮痛効果検討した。疼痛モデルとしては、ラットホルマリンテストを用いた。NAAG peptidase inhibitorとしては、ZJ43と2-PMPAを用いた。ZJ43,2-PMPAは共に投与量依存性の鎮痛効果を示した。この効果は、mGluR2及びmGluR3の拮抗薬であるLY341495にて完全に拮抗できた。従って、NAAGpeptidase inhibitorはmGluR3を介して鎮痛効果を発揮している可能性が高いことが示唆された。これらの結果から、NAAGは上位中枢でも侵害刺激伝達の調節に関与していることが示された。
ペルオキシダーゼの静的および動的立体構造に基づく基質の活性化機構の解明

ペルオキシダーゼは生体内で生じた過酸化水素を除去するだけでなく、反応過程で生じる活性種を用いて様々な生体物質の代謝に関与している。この酵素は過酸化水素を用いて、ヨウ素イオンなどの無機化合物だけてなくフェノール類などの有機化合物の酸化をも触媒する。この酵素反応は、過酸化水素が分解され酵素自身がcompoundIとよばれる分子種になる過程と、compoundIが還元剤により元の酵素に戻る過程からなる。このうちcompoundIを還元する過程については、基質の結合部位さえもよくわかっていない。本研究では真菌Arthromyces ramosusが分泌するペルオキシダーゼ(ARP)をとりあげ、芳香族化合物をはじめとする基質がARPにどのように結合し・活性化されるかを調べた。1.ARP結晶にbenzhydroxamic acid(BHA)とsalicylhydroxamin acid(SHA)を各々soaking法によって結合させ、これらの複合体結晶のX線解析によりBHAとSHAの結合様式を決定した。BHAはヘムの遠位側にヘム面とほぼ平行に結合し、BHAのOH、NHおよびC=Oは、それぞれHis56Nε、Pro154 O、およびArg52Nεと水素結合していた。SHAもBHAとほぼ同様の様式でARPに結合し、o-位のヒドロキシル基はARPとの結合に関与していなかった。これらの結果から、compound Iが還元基質から水素を引き抜く際、遠位ヒスチジン(His56)が直接反応に関与していることが示唆された。2.上記の反応機構を確かめるため、より広範囲の基質に対して結合部位を同定することを試みた。p-クレゾール、レゾルシノールおよびルミノールは解離定数が大きいので結晶を凍結して測定したが、これらの基質分子は電子密度上に現れなかった。またBHAと同程度の解離定数を持つアスコルビン酸についても同様の結果となった。これらの基質はARPと特定の結合様式をとっていない可能性がある。
酸化還元系電極反応場への強力超音波照射による物質移動促進機構の解明とその定量化

本研究では,超音波が反射して定常波を形成する場合の移動現象について検討を行い,興味深い知見をいくつか得た.その実験法および結果を交付申請書に記載した研究計画にしたがって簡潔に記載すれば以下のようになる.1.実験装置は28KHzのフェライト振動子上にアクリル製水槽を取りつけ,空気を反射板としたものである.この反応槽中に0.1MCuSO_4,1.5MH_2SO_4からなる電解液を入れ,物質移動実験を行った.2.物質移動の測定にあたっては,陰極としての銅球をいわゆる限界電流を示す電圧に保ち,物質移動速度を拡散律速の条件下で求めた.それと同時に銅球に生ずる超音波放射圧をストレインゲージで検出し,超音波の平均エネルギー密度も求めた.3.定常超音波内における球からの物質移動を測定した結果,移動速度は粒子速度の腹の位置で極大,節の位置で極小を示すことが明らかとなった.また,超音波の強度が高くなるほど移動速度が大きくなるという結果が得られた.つぎに比較のために伝熱実験を行ったが,この場合には,物質移動の場合とは相反するという興味深い結論が導かれた.この理由として,銅球近傍に働く力(放射圧)が物質移動と熱移動とでは逆に作用しているためであるという事実が挙げられる.なお,上記で述べた実験は,すべて脱気状態で行われているが,いわゆるキャビテーション存在下では当然のことながら通常の510倍高い移動速度を示す.以上, 13が本年度中に完了した本研究の知見の概要である.本研究では,超音波が反射して定常波を形成する場合の移動現象について検討を行い,興味深い知見をいくつか得た.その実験法および結果を交付申請書に記載した研究計画にしたがって簡潔に記載すれば以下のようになる.1.実験装置は28KHzのフェライト振動子上にアクリル製水槽を取りつけ,空気を反射板としたものである.この反応槽中に0.1MCuSO_4,1.5MH_2SO_4からなる電解液を入れ,物質移動実験を行った.2.物質移動の測定にあたっては,陰極としての銅球をいわゆる限界電流を示す電圧に保ち,物質移動速度を拡散律速の条件下で求めた.それと同時に銅球に生ずる超音波放射圧をストレインゲージで検出し,超音波の平均エネルギー密度も求めた.3.定常超音波内における球からの物質移動を測定した結果,移動速度は粒子速度の腹の位置で極大,節の位置で極小を示すことが明らかとなった.また,超音波の強度が高くなるほど移動速度が大きくなるという結果が得られた.つぎに比較のために伝熱実験を行ったが,この場合には,物質移動の場合とは相反するという興味深い結論が導かれた.この理由として,銅球近傍に働く力(放射圧)が物質移動と熱移動とでは逆に作用しているためであるという事実が挙げられる.なお,上記で述べた実験は,すべて脱気状態で行われているが,いわゆるキャビテーション存在下では当然のことながら通常の510倍高い移動速度を示す.以上, 13が本年度中に完了した本研究の知見の概要である.
乾燥地の植生モニタリングに適した植生指数アルゴリズムの開発と砂漠化調査への応用

人工衛星による植生のモニタリングのアルゴリズムとして植生指数がある。現在、衛星データの解析に最もよく使われている植生指数は正規化植生指数(NDVI:Normalized Differennce Vegetation Index)であり、この手法を用いて多くの研究者により特定な地域や地球規模の植生分布図が作られている。しかしNDVIは植生の密度の大きな地域には良くフィットするが、半乾燥地などの植生の密度の小さな地域では背景の土壌からの放射の影響が強いため、誤差が大きいことが近年分かってきた。このアルゴリズムの欠点を補うものとして、NDVIを改良したものがSAVI(Soil Adjusted Vegetation Index)である。しかしこの植生指数は逆に植生の密度の大きな地域には適用できない。つまり植生の被覆率によりそれぞれの植生指数が誤差を生じるということである。そこで両者の欠点を補間した、乾燥地の植生モニタリングに適した植生指数アルゴリズム(最適植生指数Optimum Vegetation Index;OPVI)を、いくつかの野外実験で得られた分光反射率の観測値をもとに開発した。これは初めに各ピクセルの短波長赤外バンドの比を演算する。例えばLandsat TMでは(TM5/TM7)、ASTERでは(バンド4/バンド5)となる。両者の比は植生の密度と高い相関があり、求めた反射率比からあらかじめ設定したしきい値より大きな値はNDVIで、小さな値は疎らな植生に適したSAVIにより衛星データのピクセル毎の植生指数を計算する。開発された植生指数アルゴリズム(最適植生指数)は中国西部のタクラマカン沙漠周辺と米国アリゾナの半乾燥地周辺で検証し、その正当性を得た。このように乾燥地のオアシスとその周辺の植生密度のダイナミックレンジが大きい領域では、本研究で提案したOPVIによる評価が有効であることが評価された。なお、本研究で開発されたアルゴリズムは1999年7月28日に打ち上げ予定の米国NASAの地球観測衛星EOS-Aに搭載されるASTERセンサーの特殊プロダクト(乾燥地の植生被覆率および植生指数分布図)作成のアルゴリズムに採用され、その成果はEOS-Aのデータを利用する乾燥地の専門家に公開される。現在、衛生データの解析に最もよく使われている植生指数は正規化植生指数(NDVI:Normalized Difference Vegetation Index)であり、この手法を用いて多くの研究者により特定な地域や地球規模の植生分布図が作られている。しかしNDVIは植生の密度の大きな地域には良くフィットするが、乾燥地などの植生の密度の小さな地域では背景の土壌からの放射の影響が強いため、その植生指数の誤差が大きいことが近年分かってきた。このアルゴリズムの欠点を補うものとして、NDVIを改良したものが乾燥地に適したSAVI(Soil Adjusted Vegetation Index)である。しかしこの植生指数は逆にオアシスのような植生の密度の大きな地域には適用できない。つまり植生の密度により植生指数に誤差を生じるということである。そこで本研究では両者の欠点を補間した最適植生指数(OPVI:Optimum Vegetation Index)を開発した。砂漠化の進行度の指標としては一般に知られているのが、植生分布の進退である。そこで本研究では新たに開発したハイブリッド型アルゴリズムOPVIを用いて、中国タクラマカン沙漠周辺の植生分布を人工衛星データによって精度良く調べた。その結果、半乾燥地周辺、例えば、植生密度の高いオアシスとその外側の植生密度の小さな領域が人工衛星データに同時に含まれるような地域に対して、従来の手法では植生指数に誤差が生じていたが、このアルゴリズムを応用することにより、精度の高い植生指数図が得られた。このような植生密度の大小に関わらず、精度の良い植生指数導出のアルゴリズムは未だ開発されておらず、これによって世界のあらゆる地域の、衛星データによる精度の高い植生指数図が得られるものと確信する。またこれによって衛星データによる世界にあらゆる地域の砂漠化を精度良く調査できる。なお、本アルゴリズムは1998.6打ち上げ予定の、NASAの地球観測衛星EOS-Aに搭載されるASTERセンサーの乾燥地の植生モニタリングの解析プログラムとして採用された。

開発された植生指数アルゴリズム(最適植生指数)は中国西部のタクラマカン沙漠周辺と米国アリゾナの半乾燥地周辺で検証し、その正当性を得た。このように乾燥地のオアシスとその周辺の植生密度のダイナミックレンジが大きい領域では、本研究で提案したOPVIによる評価が有効であることが評価された。なお、本研究で開発されたアルゴリズムは1999年7月28日に打ち上げ予定の米国NASAの地球観測衛星EOS-Aに搭載されるASTERセンサーの特殊プロダクト(乾燥地の植生被覆率および植生指数分布図)作成のアルゴリズムに採用され、その成果はEOS-Aのデータを利用する乾燥地の専門家に公開される。人工衛星による植生のモニタリングのアルゴリズムとして植生指数がある。現在、衛星データの解析に最もよく使われている植生指数は正規化植生指数(NDVI:Normalized Difference Vegetation Index)であり、この手法を用いて多くの研究者により特定な地域や地球規模の植生分布図が作られている。しかしNDVIは植生の密度の大きな地域には良くフィットするが、半乾燥地などの植生の密度の小さな地域では背景の土壌からの放射の影響が強いため、誤差が大きいことが近年分かってきた。このアルゴリズムの欠点を補うものとして、NDVIを改良したものがSAVI(Soil Adjusted Vegetation Index)である。しかしこの植生指数は逆に植生の密度の大きな地域には適用できない。つまり植生の被覆率によりそれぞれの植生指数が誤差を生じるということである。そこで両者の欠点を補間した、乾燥地の植生モニタリングに適した植生指数アルゴリズム(最適植生指数Optimum Vegetation Index;OPVI)を、いくつかの野外実験で得られた分光反射率の観測値をもとに開発した。これは初めに各ピクセルの短波長赤外バンドの比を演算する。例えばLands at TMでは(TM5/TM7)、ASTERでは(バンド4/バンド5)となる。両者の比は植生の密度と高い相関があり、求めた反射率比からあらかじめ設定したしきい値より大きな値はNDVIで、小さな値は疎らな植生に適したSAVIにより衛星データのピクセル毎の植生指数を計算する。