hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジアにおける近代化と社会開発に関する研究

日本側メンバーのタイ社会開発現地調査の具体的内容は、教育省、住宅公社、衛生省、労働福祉省、バンコック都庁、JICA等を訪問し、聞き取り調査・資料収集を行い、タイにおける社会開発の制度と現状を4つの部門、すなわち、教育・住宅・医療保健・社会保障に焦点を当て、(1)各部門の行政制度機構の基本的特徴、(2)各部門の開発・改革の歴史と現状、(3)各部門の財源問題、(4)各部門における中央政府と地方政府の関係等を研究対象とした。初年度は各部門を管轄する行政組織の上述の項目に関する基本的見解を把握し、貴重な一次資料の提供を受けた。次年度は引き続き、各部門を管轄する行政組織での聞き取り・資料収集を行うと同時に、各部門の現場を訪れ実体を観察した。最終年度は補足調査を行うとともに、タイ教育省ラジャパット・インスティテュートの長官及びスタッフと今回のプロジェクトを発展させ、第二期の共同プロジェクトを開始・準備するための学術交流、意見交換を行った。研究成果に関しては、本年度末の報告書をもって公表する。
人間行動の観察とロボットのタスク・スキル獲得に基づく作業熟練過程の解明

我々は,人間が日常簡単にこなしている運動や作業の手順をお手本動作の観察に基づきモデル化し,ロボットを用いて作業を再現することの可能な枠組みについて研究を進めている.作業をモデル化するためには,作業を達成するためのキーとなる動作をお手本動作からうまく抽出し,これを記号化(プリミティブ)することで作業の進行を抽象化し,さらに再生時においてはプリミティブから妥当なロボット動作を生成する必要がある.本年度は,従来の剛体を扱う作業を柔軟物を含む作業に拡張する第一歩としてひも結び動作に着目し解析を試みた.ひも結びでは,ひも全体の細かい形状はさして重要ではなく,結び目を再現するためのひもの交点の相互関係を再現することが重要となる.そのため,結び目を2次元上に射影し,ひもの端点から順に現れる交点とその上下関係を記号化したP-DATAと呼ばれる形式によって,ある時刻でのひものトポロジーを記述する.また,閉じたひものトポロジー変化は3種類の「ライデマイスター移動」と呼ばれる操作の組合わせで実現可能であることが「ひも理論」で証明されており,これに開いたひもを扱うための「クロス」と呼ばれる端点がひもを横切る操作を加え,都合4つの基本操作の組合わせによって任意のひも結びが記述できることを示した.さらに,連続するP-DATAからその間に行われた基本操作を一意に決定する手法と,基本操作列からなるモデルから結び目を再構成するための手法を提案し,代表的な複数のひも結びを解析することで本手法の有効性を示した.また,多様な日常作業を抽象化するためには,特別な前提知識に頼ることなしに観察された作業から冗長部分を分離し,作業遂行上必須の箇所を抽出し記述する必要がある.このために,本質的には同一の作業を表す複数の教示動作から,動的な動作を含んだ作業の遂行に必須の動作を抽出しモデル化する手法の開発を行った.我々は,人間が日常簡単にこなしている運動や作業の手順をお手本動作の観察に基づきモデル化し,ロボットを用いて作業を再現することの可能な枠組みについて研究を進めている.作業をモデル化するためには,作業を達成するためのキーとなる動作をお手本動作からうまく抽出し,これを記号化(プリミティブ)することで作業の進行を抽象化し,さらに再生時においてはプリミティブから妥当なロボット動作を生成する必要がある.本年度は,従来の剛体を扱う作業を柔軟物を含む作業に拡張する第一歩としてひも結び動作に着目し解析を試みた.ひも結びでは,ひも全体の細かい形状はさして重要ではなく,結び目を再現するためのひもの交点の相互関係を再現することが重要となる.そのため,結び目を2次元上に射影し,ひもの端点から順に現れる交点とその上下関係を記号化したP-DATAと呼ばれる形式によって,ある時刻でのひものトポロジーを記述する.また,閉じたひものトポロジー変化は3種類の「ライデマイスター移動」と呼ばれる操作の組合わせで実現可能であることが「ひも理論」で証明されており,これに開いたひもを扱うための「クロス」と呼ばれる端点がひもを横切る操作を加え,都合4つの基本操作の組合わせによって任意のひも結びが記述できることを示した.さらに,連続するP-DATAからその間に行われた基本操作を一意に決定する手法と,基本操作列からなるモデルから結び目を再構成するための手法を提案し,代表的な複数のひも結びを解析することで本手法の有効性を示した.また,多様な日常作業を抽象化するためには,特別な前提知識に頼ることなしに観察された作業から冗長部分を分離し,作業遂行上必須の箇所を抽出し記述する必要がある.このために,本質的には同一の作業を表す複数の教示動作から,動的な動作を含んだ作業の遂行に必須の動作を抽出しモデル化する手法の開発を行った.
近接場光による電磁場勾配の創成とナノ粒子群の一括パターニング

本研究を通して、以下に示す成果を得た。(1)プリズムの全反射面に感光材料を塗布し、近接場光が当たった領域に電磁場を生じさせる物性法によって、微細な電磁場勾配を形成できた。また、感光材料として金属薄膜を成膜しておくと、そこに生じる表面共鳴プラズモンによって金属薄膜近傍に特定の流れ場が生じさせることに成功した。(2)上記の近接場光による電磁場勾配によって、ガラス基板上に金のナノ粒子を配列させることに成功した。また、基板上が流体で満たされているとき、金属薄膜の近傍の流れを微細な粒子のソーティングにも応用できる可能性を示した。(3)プリズム表面上の近接場光の強さを変えるために、プリズム表面上に800nmピッチの小さな溝状の凹凸を付した透明基板を貼り付けた。この凹凸はロール型の金型を用いてナノインプリント法で転写した。(4)近接場光顕微鏡のカンチレバー先端にナノワイヤ構造を付与してその1面に金をスパッタリングで成膜したときにプラズモン共鳴によって電場強度が大きくなることが分かった。実験を通して、空間に何も無い場合に比べて、ナノワイヤを付けると1.5倍程度、さらにプラズモン効果が加わると3倍程度大きくなることを示した。この結果はFDTD法によるシミュレーション結果と一致し、設計どおりの値を実現できた。光学素子やLSIの配線に用いられる微細構造の製造技術として,従来はリソグラフィ技術や微細粒子の自己組織化が研究されてきたが,リソグラフィは工程数が多くコスト,時間がかかることが問題で,粒子配列技術は可視光を用いる限り空間分解能が上がらないことが問題である。そこで本研究では,これら2つの問題を同時に解決する技術として,近接場光によって可視光の波長以下のパターンにナノ粒子を配列させて,それを転写することで微小パターンを形成する方法を提案する。そのために,(1)近接場光によって可視光の波長以下の微細なパターンの電磁場勾配を作ること,(2)それを利用して数nm数10nmの粒径を持つ超微細粒子(以下,ナノ粒子と呼ぶ)を配列させて別基板に転写すること,(3)さらに,空間の電磁場の偏光,強度分布を表面形状と同時に計測できる近接場光学顕微鏡を開発すること,の3点を目的とする。平成19年度は,(1)近接場光による電磁場勾配の創成,(2)ナノ粒子配列,転写のために,金属ナノ粒子のパターニング方法として,Si基板に塗布したシランカップリング剤の層をパターニングし,Auコロイド溶液に浸す方法を開発した。50nm四方のパッドによって,φ20nmのAu粒子を0個から4個の精度で位置制御することができた。それと並行して(3)電磁場勾配を測定するためにプラズモン導波路形プローブを用いたSNOMを開発し,作製したプローブの有効性を示した。また,上記の設計,条件検討において,FDTD法を用いて電磁場の数値計算を行った。平成20年度は、前年度に検討・実験した手法を用いて、(1)近接場光による電磁場勾配の創成、(2)ナノ粒子配列・転写の実験による実証、それと並行して(3)ナノインプリントによる近接場光パターニング表面の創出、(4)電磁場勾配を測定するための近接場光学顕微鏡の開発を行った。(1)プリズムの全反射面に感光材料を塗布しておき、近接場光が当たったところに電磁場を生じさせる物性法によって、微細な電磁場勾配を形成した。また、感光材料として金属薄膜を成膜しておくと、そこに生じる表面共鳴プラズモンによって金属薄膜近傍に特定の流れ場が生じるさせることに成功した。

この凹凸はロール型の金型を用いてナノインプリント法で転写した。(4)近接場光顕微鏡のカンチレバー先端にナノワイヤ構造を付与してその1面に金をスパッタリングで成膜したときにプラズモン共鳴によって電場強度が大きくなることが分かった。実際にオリンパス製の原子間力顕微鏡のプローブを利用して、窒化珪素の表面に、アルミニウム(150nm厚)と金(50nm厚)をスパッタリングし、次にピラミッド状の先端をガラス製の回折格子上に滑らせて1辺200nmの開口を加工した。その後で長さ150nm、直径50hmのEBDナノワイヤを、開口の片端から伸ばし、その内側の1面に金(10nm厚)をスパッタリングした。このときの電場強度は、実験から、空間に何も無い場合に比べて、ナノワイヤを付けると1.5倍程度、さらにプラズモン効果が加わると3倍程度大きくなることが分かった。この結果はFDTD法によるシミュレーション結果と一致し、設計どおりの値を実現できた。
リンパ球ホーミングにおける硫酸化糖鎖の多重機能の解明

リンパ球は、高内皮細静脈(HEV)との多段階からなる一連の相互作用を介してリンパ節実質に移行し、免疫応答を開始する。我々はこれまでに、硫酸基転移酵素遺伝子欠損マウスを用いて、第一ステップにおけるL-セレクチンを介したリンパ球のローリングにはユニークな構造を持つ硫酸化糖鎖PNAd(peripheral lymph node addressin)が必須の役割を果たすことを示して来た(Nature Immunology6:1096-1104,2005)。一方、第二ステップでは硫酸化糖鎖の一種であるヘパラン硫酸がHEV上におけるケモカインの提示に関与すると考えられているが、in vivoにおける十分な証明はない。本研究では、新たに樹立するHEV特異的Creリコンビナーゼ発現マウスを用いてHEV特異的に硫酸化糖鎖発現の改変を行い、リンパ球ホーミングの分子機構を解明することを目的とする。本年度は、昨年度樹立した硫酸基転移酵素GlcNAc6ST-2遺伝子のプロモーター/エンハンサーの支配下にCreリコンビナーゼを発現する新規トランスジェニックマウス(GlcNAc6ST-2-Cre Tg)をROSA26レポーターマウスと掛け合わせ詳細な組織学的検討を行い、GlcNAc6ST-2が末梢リンパ節HEVだけでなく、鼻咽頭関連リンパ組織NALTのHEVにも強く発現することを見いだした。硫酸基転移酵素遺伝子欠損マウスを用いた解析を進めたところ、硫酸化糖鎖PNAdが末梢リンパ節のみではなく、NALTへのリンパ球ホーミングにも必須の役割を果たすことが明らかになった。さらに、経鼻的に侵入する抗原に対するアレルギー反応にPNAdが促進的に働くことを見いだした。本研究より、硫酸化糖鎖PNAdが末梢リンパ節および粘膜系リンパ組織の一種であるNALTへのリンパ球ホーミングに関与し、末梢および粘膜リンパ組織の双方において免疫応答に関与することが明らかとなった。リンパ球は、(1)リンパ球表面の接着分子L-セレクチンと高内皮細静脈(HEV)上のリガンドの相互作用によるローリング、(2)HEV上のヘパラン硫酸に提示されたケモカインによるリンパ球上の接着分子インテグリンの活性化、(3)活性化インテグリンによるリンパ球とHEVの強固な接着、(4)血管外遊走という一連の過程を経てリンパ節に移行し、免疫応答を開始する。我々はこれまでに、硫酸基転移酵素遺伝子欠損マウスを用いて、ステップ(1)におけるL-セレクチンを介したリンパ球のローリングにはユニークな構造を持っ硫酸化糖鎖PNAd(peripheral lymph node addressin)が必須の役割を果たすことを示して来た(Nature Immunology,6:1096-1104,2005)。一方、ステップ(2)においてはヘパラン硫酸がHEV上におけるケモカインの提示に関与すると考えられているが、in vivoにおける十分な証明はない。本研究においては、新たに樹立するHEV特異的Creリコンビナーゼ発現マウスを用いてHEV特異的に硫酸化糖鎖発現の改変を行い、in vivoにおけるケモカイン提示分子の実体を解明することを目的とする。本年度は、HEV特異的遺伝子GlcNAc6ST-2の遺伝子座にEGFP遺伝子を挿入してノックインマウスを樹立した際に作製したターゲッティングベクター(J.Biol.Chem.,279:3058-3067,2004;Nature Immunology,6:1096-1104,2005)のEGFP遺伝子とGlcNAc6ST-2遺伝子の一部をCreリコンビナーゼ遺伝子に置き換えたCreリコンビナーゼ遺伝子ノックイン用の新規ターゲッティングベクターを作製した。次年度は、このターゲティングベクターを用いて、HEV特異的にCreリコンビナーゼ遺伝子を発現するGlcNAc6ST-2-Creノックインマウス(F1ヘテロ接合体マウス)の作製を試みる予定である。我々はこれまでに、硫酸基転移酵素遺伝子欠損マウスを用いて、第一ステップにおけるL-セレクチンを介したリンパ球のローリングにはユニークな構造を持つ硫酸化糖鎖PNAd(peripherallymph node addressin)が必須の役割を果たすことを示して来た(Nature Immunology, 6:1096-1104,2005)。本研究では、新たに樹立するHEV特異的Creリコンビナーゼ発現マウスを用いてHEV特異的に硫酸化糖鎖発現の改変を行い、HEVにおけるケモカイン提示分子の実体を解明することを目的とする。本年度は、硫酸基転移酵素GlcNAc6ST-2がHEV特異的に発現することに着目して、同遺伝子のプロモーター/エンハンサーの支配下にCreリコンビナーゼを発現する新規トランスジェニックマウス(GlcNAc6ST-2-Cre Tg)の作製をおこなった。ROSA26レポーターマウスと掛け合わせて組織学的検討をおこなったところ、GlcNAc6ST-2-Cre Tgにおいては末梢リンパ節HEVに強くCreリコンビナーゼを発現することが確認された。今後、このマウスを用いてHEV特異的に硫酸化糖鎖合成酵素の遺伝子改変を進め、HEV上におけるケモカイン提示分子の解明を進める予定である。また本年度は、蛍光試薬を用いて硫酸化糖鎖を簡便かつ高感度に分析する方法の開発を試みた。

はじめに糖タンパク質よりアンモニア/ホウ酸により還元末端がインタクトな糖鎖を切り出し、2-アミノベンズアミド(2-AB)による蛍光標識を行い、順相系および逆相系HPLCの双方を用いた二次元HPLCにより分離・分析を行った。この糖鎖分析法は、今後ケモカイン提示分子の糖鎖分析に応用する予定である。リンパ球は、高内皮細静脈(HEV)との多段階からなる一連の相互作用を介してリンパ節実質に移行し、免疫応答を開始する。我々はこれまでに、硫酸基転移酵素遺伝子欠損マウスを用いて、第一ステップにおけるL-セレクチンを介したリンパ球のローリングにはユニークな構造を持つ硫酸化糖鎖PNAd(peripheral lymph node addressin)が必須の役割を果たすことを示して来た(Nature Immunology6:1096-1104,2005)。一方、第二ステップでは硫酸化糖鎖の一種であるヘパラン硫酸がHEV上におけるケモカインの提示に関与すると考えられているが、in vivoにおける十分な証明はない。本研究では、新たに樹立するHEV特異的Creリコンビナーゼ発現マウスを用いてHEV特異的に硫酸化糖鎖発現の改変を行い、リンパ球ホーミングの分子機構を解明することを目的とする。本年度は、昨年度樹立した硫酸基転移酵素GlcNAc6ST-2遺伝子のプロモーター/エンハンサーの支配下にCreリコンビナーゼを発現する新規トランスジェニックマウス(GlcNAc6ST-2-Cre Tg)をROSA26レポーターマウスと掛け合わせ詳細な組織学的検討を行い、GlcNAc6ST-2が末梢リンパ節HEVだけでなく、鼻咽頭関連リンパ組織NALTのHEVにも強く発現することを見いだした。硫酸基転移酵素遺伝子欠損マウスを用いた解析を進めたところ、硫酸化糖鎖PNAdが末梢リンパ節のみではなく、NALTへのリンパ球ホーミングにも必須の役割を果たすことが明らかになった。さらに、経鼻的に侵入する抗原に対するアレルギー反応にPNAdが促進的に働くことを見いだした。本研究より、硫酸化糖鎖PNAdが末梢リンパ節および粘膜系リンパ組織の一種であるNALTへのリンパ球ホーミングに関与し、末梢および粘膜リンパ組織の双方において免疫応答に関与することが明らかとなった。
高速列挙アルゴリズムとHypergraphによるSpace Syntaxの拡張

これまで開発してきたた列挙による凸空間での被覆の方法は,規則的な平面ではある程度の規模まで計算可能であるが,不規則な平面では小規模でも列挙が難しくなることがわかった.そこで今年度は,列挙に代わり混合整数計画問題として凸被覆問題を定式化し,街区レベルの比較的大規模な空間において検証を行った.まず最小個数の極大な凸領域の被覆の組み合わせの個数を求める問題を,整数計画問題として定式化した.次に,求めた個数の被覆の組み合わせ集合の中で,使用される凸多角形の面積の和が最大なものを,混合整数計画問題として定式化して求めた.検証では,Space Syntaxの研究でよく用いられる,フランスの集落Gassinの平面図を用いた.検証の結果,これまでの列挙のアプローチでは困難であった規模の最適な被覆を,現実的な時間で求解できることがわかった.さらに,スペースシンタックスの基本的な手法で,空間を被覆する単位の一つである3次元Isovistに関して,その情報をGPUのZ-Bufferから深度画像として高速に取得し,それを深層学習の方法で予測に用いる方法を開発してきた.今年度はこの方法を実世界の画像でも適用させるため,画像変換手法のpix2pixを用いて,CG内で作成した全方位のRGB画像と深度画像のペアから,疑似の深度画像を生成する方法を開発した.街路空間として,CGマーケットで販売されている渋谷と日本の地方の市街地を模した二つの3Dモデルを用い,街路上に人や車のモデルを設置するなどの補完を行った.各々500地点ほどで全方位画像を撮影したのちpix2pixの学習を行い,得られたモデルにGoogle Street Viewの全方位画像を入力し,生成された深度画像がどの程度現実に即しているかを,目視により評価した.その結果,建物部分については,自然と感じられる深度画像が生成できることを確認した.平成28年度は,構築する空間分析手法の数理的な問題定義と,それを解くための基本的なアルゴリズム開発を行い,構築した手法を建築スケールの空間に適用して検証を行った.本研究では,平面上に配置されたポリゴンの隙間の空間を,くまなく極大な凸多角形によって被覆するための最小個数の凸多角形の組み合わせを求める問題とした.次のこの問題を解くために,まずは入力される平面のポリゴンデータを分割する.一般に平面内の可視領域は無限個考えられるが,それらのほとんどは,人からみてまとまった空間として認知されにくいと思われるので,Peponisが提案したs-partitionによって壁面線を分割し,可視グラフを作成する.そして,Coudertの極大クリーク列挙アルゴリズムを使用して,可視グラフから頂点が3以上の面積を有する極大クリーク(極大な凸多角形)をすべて列挙する.平面をくまなく被覆するかを確認するために,空間内に細かくサンプリング点を設け,それらを被覆するかどうかで判定を行う.次に極小横断を求める.本研究の問題の場合,極小横断とはサンプリング点を包含する凸多角形の極小な組み合わせのことである.そのために,戸田によるハイパーグラフの極小横断の列挙アルゴリズムを利用する.そして,その中から,最小個数の凸多角形の組み合わせで,かつそれらの中で面積の和が最大なものをZDDの集合演算の機能を利用して効率的に求める.以上の一連のアルゴリズムをC++で実装した.検証に用いた空間は,藤本壮介による情緒障害児短期治療施設のフロアプランを模したものである.計算には一般的なノートパソコンを用いて行った.得られた極小横断の数は,1543606641113586432と膨大だが,その列挙には0.5秒程度しかかからなかった.さらにそれらの中から,最小個数の極小横断集合の探索するのにも1秒程度と短い時間で抽出が可能であった.ほぼ平成28年度の研究実施計画の通りに研究が進んだため,本研究はおおむね順調に進展していると考える.平成29年度は,前年度に開発したハイパーグラフの極小横断列挙に基づくアルゴリズムから得られた空間被覆について,ハイパーグラフに基づく中心性の評価尺度の計算方法を定義・実装した.次に,アルゴリズムの性能限界を確認するため,正方形を空間内に整列・ランダムに配置した単純な平面モデルを用いて,正方形の数を変えた検証を行った.その結果,規則的な平面ではある程度の規模まで計算可能であるが,不規則な平面で被覆の重なりが増えるようなフロアプランの場合は,小規模でも列挙が難しくなることを確認した.その結果を受けて,列挙問題ではなく混合整数計画問題として凸被覆問題として定式化し,街区レベルの比較的大規模な空間(Gassin)において検証を行った.数理計画問題に定式化したことで,最適解だけであれば現実的な時間で求解できることがわかった.オリジナルなAxialmapでは,街路の中心部でも比較的長いAxial lineで空間を貫いていたが,本結果では,中心部は細分化された凸多角形で被覆されており,より閉空間としての特徴を抽出する傾向があることが示された.さらに,3次元空間への拡張として,Isovistに情報を深度の全方位画像に変換し,テクスチャ情報を示すRGB画像と組み合わせて,深層学習を行う新たな空間分析方法のプロトタイプを開発した.なお,2017年12月に,大阪市立大学で日本建築学会主催でスペースシンタックスに関する研究会を開催し,最新の空間解析手法について,事例紹介や意見交換を行った.平成29年度までの研究実施計画の内容に加えて,関連する新たなテーマについても研究が進んだため.これまで開発してきたた列挙による凸空間での被覆の方法は,規則的な平面ではある程度の規模まで計算可能であるが,不規則な平面では小規模でも列挙が難しくなることがわかった.

そこで今年度は,列挙に代わり混合整数計画問題として凸被覆問題を定式化し,街区レベルの比較的大規模な空間において検証を行った.まず最小個数の極大な凸領域の被覆の組み合わせの個数を求める問題を,整数計画問題として定式化した.次に,求めた個数の被覆の組み合わせ集合の中で,使用される凸多角形の面積の和が最大なものを,混合整数計画問題として定式化して求めた.検証では,Space Syntaxの研究でよく用いられる,フランスの集落Gassinの平面図を用いた.検証の結果,これまでの列挙のアプローチでは困難であった規模の最適な被覆を,現実的な時間で求解できることがわかった.さらに,スペースシンタックスの基本的な手法で,空間を被覆する単位の一つである3次元Isovistに関して,その情報をGPUのZ-Bufferから深度画像として高速に取得し,それを深層学習の方法で予測に用いる方法を開発してきた.今年度はこの方法を実世界の画像でも適用させるため,画像変換手法のpix2pixを用いて,CG内で作成した全方位のRGB画像と深度画像のペアから,疑似の深度画像を生成する方法を開発した.街路空間として,CGマーケットで販売されている渋谷と日本の地方の市街地を模した二つの3Dモデルを用い,街路上に人や車のモデルを設置するなどの補完を行った.各々500地点ほどで全方位画像を撮影したのちpix2pixの学習を行い,得られたモデルにGoogle Street Viewの全方位画像を入力し,生成された深度画像がどの程度現実に即しているかを,目視により評価した.その結果,建物部分については,自然と感じられる深度画像が生成できることを確認した.平成29・30年度の研究計画に沿って研究を進めていく予定であるが,当初は計画していなかったが本研究に関連する内容として,ZDDに含まれた解の検索方法の効率化や,2次元から3次元空間への拡張の可能性などについても,時間があれば考えてみたい.最終年度は,構築したアルゴリズムを,モデリングソフトRhinocerosのGrasshopperプラグインとして実装・公表することを目標とする.まずは空間規模に依らない数理計画法に基づく被覆の最適化手法を優先的に実装し,余裕があれば,小規模な空間に適用が可能なハイパーグラフに基づく,被覆の列挙手法を実装する.新調した計算機のパーツが想定よりも安価だったため.残額はモデリングソフトウェアの更新費などに使用する予定である.
CSF-1受容体陽性マクロファージ制御による、小腸移植後免疫抑制療法の確立

小腸移植の急性・慢性を含む拒絶反応の制御に難渋しており、成績向上には免疫抑制療法の強化が必要だが感染症の対応にも苦慮しており、既存のリンパ球制御の免疫抑制は限界と考えた。そこで、我々は新たな免疫抑制療法のターゲットとしてマクロファージに着目した。2011年に取得した科研費(基盤C)による、ラット小腸移植モデルを用いた急性拒絶反応時の腸管マクロファージのサブセットの解析では、ED1/2/3マーカーによる4つのサブセットが存在し、とりわけ急性拒絶反応に強く関与するサブセットが存在することを発見した。さらに、マクロファージの起源、発生過程について調べると、マクロファージコロニー刺激因子(CSF-1)に関する知見を得、CSF-1受容体陽性マクロファージが、虚血再還流障害や急性拒絶反応において、多数組織へ移行することも知られ、腎移植のラット実験にて、同剤の投与が急性拒絶反応を軽減することが報告されていた。よって、今回、CSF-1R阻害剤を用いて、選択的にCSF-1R陽性腸管マクロファージを枯渇させ、小腸移植後急性拒絶反応の発症を抑制するという、新たな免疫抑制療法の確立を目的とする研究を開始した。結果、CSF-1受容体阻害剤は正常ラットの血中単球を減少させ、急性拒絶モデルでは拒絶所見を軽減した。さらに今年度は、拒絶を起こす環境も考慮し、臓器保存液の研究にも着手した。小腸移植では細胞内液組成保存液を用いていたが、肺移植などを参考に細胞外液組成保存液の有用性を検討した。生理食塩水・細胞内液組成保存液・外液組成保存液内で、それぞれラット小腸を保存すると、病理学的に6時間では差を認めなかったが、24時間では、生食より細胞内液組成・外液組成保存液の小腸の状態が保たれていた。今後、この2種の保存液の差異や温阻血状態での差なども検討し、そこへのマクロファージの関与にも着目したい。本研究の目的は、CSF-1受容体阻害剤を用いて、選択的にCSF-1受容体陽性腸管マクロファージを枯渇させ、小腸移植後急性拒絶反応の発症を抑制するという、新たな免疫抑制療法を確立することである。具体的には、ラット小腸移植モデルを用いて、急性拒絶反応時のCSF-1受容体陽性/陰性マクロファージのそれぞれの機能・動態の解明、CSF-1受容体陽性腸管マクロファージの抑制が、急性拒絶反応を抑制しうることである。これまでの研究で、ラット腸管マクロファージには多数のサブセットが存在し、そのうち急性拒絶反応への強い関与が示唆されるサブセットが存在することを同定し、またこの解析をフローサイトメトリーを用いて行った。一方で、単球/マクロファージの分化・増殖を刺激する造血系サイトカインであるCSF-1に関する知見を得、CSF-1受容体陽性マクロファージが、虚血再還流障害や急性拒絶反応において多数組織へ移行することも知られ、腎移植のラット実験ではCSF-1受容体阻害剤が急性拒絶反応を軽減することが報告されている。このような知見や前述の解析技術をもとに、平成27年度の研究計画は、既に確立したラットモデルを用いて、CSF-1R阻害剤の小腸移植後急性拒絶反応に対する効果判定、その際のマクロファージの動態変化・機能の解析をフローサイトメトリーを中心に、28年度との2年で行う予定であった。今年度は、CSF-受容体阻害剤を投与することで正常ラットの血中単球が減少し、また急性拒絶反応モデルに投与することで、急性拒絶反応の程度が軽減するという結果が得られた。しかし、マクロファージの動態変化・機能解析までには至らなかった。今年度は、薬剤投与効果とともに、マクロファージの機能解析まで着手する想定をしていたが、研究協力者が不在となり、実験が滞る形となった。小腸移植は不可逆的腸管不全患者の根治的治療である。導入免疫抑制療法の導入等により短期成績は向上したが、中長期的成績は未だ発展途上である。これは、急性・慢性を含む拒絶反応の制御に難渋しているためで、一方で免疫抑制強化に伴う感染症も問題である。成績向上には免疫抑制療法の強化が必要だが、感染症の対応にも苦慮しており、既存のリンパ球制御を主とした免疫抑制療法には限界と考えた。そこで、我々は、小腸移植の新たな免疫抑制療法のターゲットとしてマクロファージに着目した。2011年に取得した科研費(基盤C)による、ラット小腸移植モデルを用いた急性拒絶反応時の腸管マクロファージのサブセットについてのフローサイトメトリーを用いた解析しでは、ED1/2/3マーカーによる4つのサブセットが存在し、とりわけ急性拒絶反応に強く関与するサブセットが存在することを発見した。一方で、マクロファージの起源、発生過程について調べると、単球/マクロファージの分化・増殖を刺激する造血系サイトカインであるマクロファージコロニー刺激因子(CSF-1)に関する知見を得た。また、CSF-1受容体陽性マクロファージが、虚血再還流障害や急性拒絶反応において、多数組織へ移行することも知られ、腎移植のラット実験にて、同剤の投与が急性拒絶反応を軽減することが報告されていた。

これまでの研究では、CSF-1受容体葬儀剤を投与し、正常ラットの血中単球が減少し、また、急性拒絶モデルでは、拒絶反応の所見が軽減するという結果を得た。しかし、マクロファージのサブセットの解析や機能評価にはいたらなかった。ラットモデルは既に確立しており、平成2728年度で、薬剤の効果判定、マクロファージの動態変化・機能の解析を粉う予定であった。しかし、研究協力者が平成27年度初期より不在となり、また、その後の研究体系・組織の形成も十分に行えなかったため。小腸移植は不可逆的腸管不全患者の根治的治療である。導入免疫抑制療法の導入等により短期成績は向上したが、中長期的成績は未だ発展途上である。成績向上には免疫抑制療法の強化が必要だが、感染症の対応にも苦慮しており、既存のリンパ球制御を主とした免疫抑制療法には限界と考えた。そこで、我々は、小腸移植の新たな免疫抑制療法のターゲットとしてマクロファージに着目した。2011年に取得した科研費(基盤C)による、ラット小腸移植モデルを用いた急性拒絶反応時の腸管マクロファージのサブセットについてのフローサイトメトリーを用いた解析では、ED1/2/3マーカーによる4つのサブセットが存在し、とりわけ急性拒絶反応に強く関与するサブセットが存在することを発見した。一方で、マクロファージの起源、発生過程については、単球/マクロファージの分化・増殖を刺激する造血系サイトカインであるマクロファージコロニー刺激因子(CSF-1)に関する知見を得た。また、CSF-1受容体陽性マクロファージが、虚血再還流障害や急性拒絶反応において、多数組織へ移行することも知られ、腎移植のラット実験にて、同剤の投与が急性拒絶反応を軽減することが報告されていた。よって、今回、CSF-1R阻害剤を用いて、選択的にCSF-1R陽性腸管マクロファージを枯渇させ、小腸移植後急性拒絶反応の発症を抑制するという、新たな免疫抑制療法の確立を目的とする研究を開始した。しかし、マクロファージのサブセットの解析や機能評価等の詳細な評価は行えなかった。ラットモデルは既に確立し、平成2728年度で、薬剤の効果判定、マクロファージの動態変化・機能の解析を粉う予定であった。新たな人員確保も困難なため、代表者自身が研究の中心となり進めることを想定したスケジュールを検討したが、研究再開には至らなかった。小腸移植の急性・慢性を含む拒絶反応の制御に難渋しており、成績向上には免疫抑制療法の強化が必要だが感染症の対応にも苦慮しており、既存のリンパ球制御の免疫抑制は限界と考えた。そこで、我々は新たな免疫抑制療法のターゲットとしてマクロファージに着目した。2011年に取得した科研費(基盤C)による、ラット小腸移植モデルを用いた急性拒絶反応時の腸管マクロファージのサブセットの解析では、ED1/2/3マーカーによる4つのサブセットが存在し、とりわけ急性拒絶反応に強く関与するサブセットが存在することを発見した。
isogeometric境界積分法は有効か

当初はLaplace方程式やHelmholtz方程式等の簡単な問題でisogeometric境界積分法とNystroem法の性能比較を行う予定であったが,研究を進めるうちに,Helmholtz方程式を特殊ケースとして含み,より高度かつ実用上も有用な3次元Maxwell方程式で同様な研究を行う見通しが立ったので,Maxwell方程式を対象としてコード開発を行うこととした.Maxwell方程式のisogeometric法の先行研究として,電界積分方程式(EFIE)をGalerkin法で解く方法が知られているが,isogeometric法では正しい正則性を有する近似関数の使用が可能になるので,MFIEはもちろん,EFIEにおいても選点法の使用が可能になる.これは従来のmoment法において必須であった2重積分の評価が不要になる事を意味し,実用上の意義が大きい.そこで,幾何形状には2次Bスプライン,表面電流には1次x2次のBスプラインによるHdivの基底関数を用いてEFIE,およびMFIEの選点法境界積分法を定式化した.完全導体による電磁波散乱問題を解きEFIEとRWGを用いたmoment法の解と比較を行ったところ,表面電流に関してほぼ同一の解を得ることができた.しかも,isogeometric選点法では,moment法と比較して同程度の精度を得るために必要な未知数の数が1桁程度少ないこと,従って計算時間も大幅に短縮できることが分かった.さらに,低周波問題のEFIEでは,トーラス状の散乱体の問題において低周波破綻が起こり得るが,RWGを用いたmoment法ではこのことが顕著に現れる一方,isogeometric選点法では低周波問題でも比較的高精度な解析が可能であった.他方,isogeometric法を用いたMFIEは低周波において精度が低下する傾向が見られた.初年度の研究では,当初計画と比較して大きな方向性自体は変わっていないが,対象をMaxwell方程式の積分方程式に変更し,当初計画より高度な内容となった.このため,得られたisogeometric境界積分法の利用価値は非常に大きなものとなった.実際,得られた数値計算法は,従来法に比べて,効率,精度とも非常に良好であることがわかった.以上の事から,当初の見込みを越えた研究成果を得ることができたと考えている.一方,滑らかな幾何学形状近似を伴うNystroem法の開発は終了しておらず,当初の研究目的であるNystroem法とisogeometric法の比較は今後の課題となっている.この点においては予定より遅れていると言えるので,これらを総合的に評価して(2)おおむね順調に進展しているとの判断とした.ただし,isogeometric境界積分法の開発を通して既に滑らかな幾何形状近似や積分点の発生などのコードは作成済みであり,今後これらを利用しつつNystroem法を開発することは比較的簡単に実行できるものと考えている.当初の研究目的であるNystroem法とisogeometric法の比較検討を行うことが当面の重要な研究課題であると考えられる.このため,今後できるだけ早い時期に3次元Maxwell方程式のMFIEのNystroem法による解法をコード化し,これをisogeometric選点法と性能比較する.続いて,同様な研究をEFIEに対しても行う.EFIEのNystroem法はMFIEに比較すると複雑であると考えられるが,研究の要となる局所補正はisogeometric選点法の実装に際して使用した積分を利用して実装することが可能であると考えている.これらの研究においては比較的簡単な形状の散乱体を想定しているが,選点法を用いたisogeometric法を実用化するためには,複雑な境界における幾何学的モデリングやHdiv基底の生成に関連してさらに研究を行う必要がある.一方,Nystroem法では基底の生成が必要でないため,複雑な散乱体の解析において有利であるのかもしれない.以上を考慮して,今後の研究においては簡単な形状を主な研究対象としつつも,複雑なモデルへの拡張の可能性を意識して研究を進める方針である.なお,当初予定していた角のある問題や境界条件の変わる点での解の特異性を考慮したNystroem法の開発は,開境界に対するEFIEを用いて検討することにする.最後に,波動問題におけるNystroem法についてはMaxwell方程式で検討すると複雑になりすぎるため,当初の想定どおり,2次元波動方程式を用いて実施する計画である.当初はLaplace方程式やHelmholtz方程式等の簡単な問題でisogeometric境界積分法とNystroem法の性能比較を行う予定であったが,研究を進めるうちに,Helmholtz方程式を特殊ケースとして含み,より高度かつ実用上も有用な3次元Maxwell方程式で同様な研究を行う見通しが立ったので,Maxwell方程式を対象としてコード開発を行うこととした.Maxwell方程式のisogeometric法の先行研究として,電界積分方程式(EFIE)をGalerkin法で解く方法が知られているが,isogeometric法では正しい正則性を有する近似関数の使用が可能になるので,MFIEはもちろん,EFIEにおいても選点法の使用が可能になる.これは従来のmoment法において必須であった2重積分の評価が不要になる事を意味し,実用上の意義が大きい.そこで,幾何形状には2次Bスプライン,表面電流には1次x2次のBスプラインによるHdivの基底関数を用いてEFIE,およびMFIEの選点法境界積分法を定式化した.完全導体による電磁波散乱問題を解きEFIEとRWGを用いたmoment法の解と比較を行ったところ,表面電流に関してほぼ同一の解を得ることができた.しかも,isogeometric選点法では,moment法と比較して同程度の精度を得るために必要な未知数の数が1桁程度少ないこと,従って計算時間も大幅に短縮できることが分かった.

さらに,低周波問題のEFIEでは,トーラス状の散乱体の問題において低周波破綻が起こり得るが,RWGを用いたmoment法ではこのことが顕著に現れる一方,isogeometric選点法では低周波問題でも比較的高精度な解析が可能であった.他方,isogeometric法を用いたMFIEは低周波において精度が低下する傾向が見られた.初年度の研究では,当初計画と比較して大きな方向性自体は変わっていないが,対象をMaxwell方程式の積分方程式に変更し,当初計画より高度な内容となった.このため,得られたisogeometric境界積分法の利用価値は非常に大きなものとなった.実際,得られた数値計算法は,従来法に比べて,効率,精度とも非常に良好であることがわかった.以上の事から,当初の見込みを越えた研究成果を得ることができたと考えている.一方,滑らかな幾何学形状近似を伴うNystroem法の開発は終了しておらず,当初の研究目的であるNystroem法とisogeometric法の比較は今後の課題となっている.この点においては予定より遅れていると言えるので,これらを総合的に評価して(2)おおむね順調に進展しているとの判断とした.ただし,isogeometric境界積分法の開発を通して既に滑らかな幾何形状近似や積分点の発生などのコードは作成済みであり,今後これらを利用しつつNystroem法を開発することは比較的簡単に実行できるものと考えている.当初の研究目的であるNystroem法とisogeometric法の比較検討を行うことが当面の重要な研究課題であると考えられる.このため,今後できるだけ早い時期に3次元Maxwell方程式のMFIEのNystroem法による解法をコード化し,これをisogeometric選点法と性能比較する.続いて,同様な研究をEFIEに対しても行う.EFIEのNystroem法はMFIEに比較すると複雑であると考えられるが,研究の要となる局所補正はisogeometric選点法の実装に際して使用した積分を利用して実装することが可能であると考えている.これらの研究においては比較的簡単な形状の散乱体を想定しているが,選点法を用いたisogeometric法を実用化するためには,複雑な境界における幾何学的モデリングやHdiv基底の生成に関連してさらに研究を行う必要がある.一方,Nystroem法では基底の生成が必要でないため,複雑な散乱体の解析において有利であるのかもしれない.以上を考慮して,今後の研究においては簡単な形状を主な研究対象としつつも,複雑なモデルへの拡張の可能性を意識して研究を進める方針である.なお,当初予定していた角のある問題や境界条件の変わる点での解の特異性を考慮したNystroem法の開発は,開境界に対するEFIEを用いて検討することにする.
酵素阻害剤の生物発光検定法による探索および阻害活性の分子機構に関する化学的研究

我々が開発したホタル生物発光系を用いた2型蛋白脱リン酸酵素阻害の活性評価法を、1型蛋白脱リン酸酵素に適応し、既知阻害剤の活性を評価することにより、本法の1型阻害剤への有効性を示した。また、この方法によりトートマシシンが1型、2型いずれの酵素も強く阻害することを明らかにした。トートマイシンは酸無水物構造を持つが、生物発光検定法を用い、活性本体が酸無水物ではなくジカルボン酸であることを明らかにした。蛋白脱リン酸酵素阻害機構の解明の目的で、トートマイシンジカルボン酸に対して、NMRから得られた情報をもとに分子力場計算を行ない、21位付近で折れ曲がった安定コンホメーションを得た。幾つかのトートマイシン誘導体を調製し、その活性およびNMRの挙動から、トートマシシンの蛋白脱リン酸酵素阻害活性発現には、屈曲した構造および22位水酸基の電荷が不可欠であることを明らかにした。トートマイシンの1-19位付近はリジットな構造であるのに対し、20位以降は分子構造にある程度の自由度があることが示唆され、計算機化学のみでは、分子構造を求めるのが難しいことが判明した。そこで現在NMRにおける水素-炭素および炭素-炭素遠隔カップリング定数の詳細な検討による、3次元構造の決定を試みており、推定構造を指示する幾つかの知見が得られている。また、特定の炭素を^<13>Cで標識したトートマイシンを化学合成し、ラベルした^<13>Cシグナルのみを観測することにより、蛋白脱リン酸酵素を含む水溶液中でのトートマイシンのコンホメーションに対する知見が得られると考え、化学合成を進めている。トートマイシンジカルボン酸の単離に成功し、ジカルボン酸、無水マレイン酸が安定に存在する弱酸性条件下、ホタル生物発光系を用いた検定法で活性評価を行ない、トートマイシンジカルボン酸のみが蛋白脱リン酸酵素阻害を示すことを明らかにした。次に、活性型であるトートマイシンジカルボン酸の3次元構造の決定を行なった。それに先立ち、計算方法の妥当性を調べるため、X線結晶解析で構造が決定されたオカダ酸について、重クロロホルム中でNMRを測定し、全プロトンの帰属を行なった。NOESYにより得られた距離情報、結合定数を用いて、NMRgraf,Biograf(Dreiding II Force Field)による分子力場計算で安定コンホメーションを求め、結晶中と同じコンホメーションを得た。同様の手法をトートマイシンジカルボン酸に適用し、安定コンホメーションの1つを得た。トートマイシンおよび22-デオキシトートマイシンのアルカリ条件下での安定性の差から、トートマイシンのアルカリ分解の機構を提唱したが、これは、得られたコンホメーションを指示するものであった。トートマイシンから調製したΔ^<21,22>-トートマイシンおよび22-デオキシトートマイシンが活性を示さないことから、21,22位付近の構造の重要性が示唆された。現在22-デオキシトートマイシンの安定コンホメーション決定を進めているが、Biograf (Dreiding II Force Field)計算による予備的な結果として、トトマイシンと類似の21位付近で折れ曲がった構造が得られており、22位水酸基の電荷が活性発現に不可欠であることが示唆された。また、この方法によりトートマイシンが1型、2型いずれの酵素も強く阻害することを明らかにした。

蛋白脱リン酸酵素阻害機構の解明の目的で、トートマイシンジカルボン酸に対して、NMRから得られた情報をもとに分子力場計算を行ない、21位付近で折れ曲がった安定コンホメーションを得た。幾つかのトートマイシン誘導体を調製し、その活性およびNMRの挙動から、トートマイシンの蛋白脱リン酸酵素阻害活性発現には、屈曲した構造および22位水酸基の電荷が不可欠であることを明らかにした。トートマイシンの1-19位付近はリジットな構造であるのに対し、20位以降は分子構造にある程度の自由度があることが示唆され、計算機化学のみでは、分子構造を求めるのが難しいことが判明した。そこで現在NMRにおける水素-炭素および炭素-炭素遠隔カップリング定数の詳細な検討による、3次元構造の決定を試みており、推定構造を指示する幾つかの知見が得られている。また、特定の炭素を^<13>Cで標識したトートマイシンを化学合成し、ラベルした^<13>Cシグナルのみを観測することにより、蛋白脱リン酸酵素を含む水溶液中でのトートマイシンのコンホメーションに対する知見が得られると考え、化学合成を進めている。
細胞集団の動的な活動をみるための生きた「ミニチュア脳」の並列培養計測系の開発

高校の理科室にあるCO_2濃度調節機能のないクールインキュベータでも、培養容器を炭酸水素ナトリウム水溶液との密閉容器中で共存させることにより、株化細胞だけでなく神経系細胞の初代培養も可能であることを確認した。また,培養容器の底面をアガロースゲルですり鉢状にコートすることで、播種された細胞を底面中心部に集め、(再凝集)細胞塊を形成させられることを確認した。さらに、培養液中に金属線微小電極を挿入し、その先端が底面中心部に位置するように固定して細胞を播種・培養すると、金属線の先端を核として細胞塊が形成された。この状態で培養液を基準に金属線先端部を動作電極として電位計測を行うと、神経細胞の自発活動を示すと考えられる信号が計測された(神経系細胞の初代培養の場合)。金属線には直径約50μmの白金線を用い、その先端部のみに白金黒鍍金を施し、さらに細胞接着のためにポリエチレンイミンコートを施した。また、信号の増幅・フィルタリングには自作のアンプを使用した。
マリンメタゲノムからの新たな組換えタンパク質高次構造形成促進因子の探索

一般に遺伝子発現系で使用される大腸菌でさえも、産生タンパク質が失活することが多い。そこで、マリンメタゲノム・ライブラリー約2000クローンから組換えタンパク質の活性を補助・促進する新たな因子を探索した。その結果、既知のものとは異なる因子が含まれ、低温での大腸菌の増殖能を向上させる3クローンを発見した。これらのクローンは、大腸菌を用いた低温での組換えタンパク質産生系の構築に役立つ可能性が示唆された。組換えタンパク質発現系の開発は分子シャペロンやPPase等の既知の活性を持つタンパク質を利用して行われてきたため、現在の知識から予想される範囲での改良しか行われず、それゆえ技術改良には手詰まり感が漂っている。分子生物学的知識が蓄積されている大腸菌でさえも、活性型の組換えタンパク質を発現させることができる割合は低い。そこで、難培養微生物を豊富に含む多様な原核生物ゲノムから、遺伝子が活性ある形で発現することを補助・促進する新たな因子を広く探索することを目的とした。本研究では、近年、海洋生物に多くの微生物が共生・共存していることが明らかとなってきたことに着目し、原核生物ゲノムとして、カイメン、サンゴ共在バクテリアのマリンメタゲノム・ライブラリーを用いた。そして、目的とする促進因子を持つクローンのみが生育するようなスクリーニング系を構築した。スクリーニング系の原理は以下の通りである。大腸菌は15°C以下の低温では、シャペロンがうまく機能しないため、増殖速度が著しく低下することが知られている。そこで、マリンメタゲノム・ライブラリーの大腸菌クローンを15°Cで培養し、コロニー形成能を観察した。約2000クローンをスクリーニングした結果、他のクローンに比べ、大腸菌の増殖能が大きかったクローンが3個確認された。大腸菌を用いた低温での組換えタンパク質発現系は、組換えタンパク質の構造が安定しやすいために有効であるが、大腸菌の生育そのものが阻害されてしまう。本研究で得られたクローンに含まれる因子は、大腸菌の増殖能を向上させることから、大腸菌を用いた低温での組換えタンパク質発現系の構築に役立つ可能性が示唆された。分子生物学的知識が蓄積されている大腸菌でさえも、活性型の組換えタンパク質を産生できる割合は低い。組換え遺伝子発現系の開発は分子シャペロン等の既知タンパク質を利用して行われてきたため、現在の知識から予想される範囲での改良に留まっている。そこで、難培養微生物を豊富に含む多様な原核生物ゲノムから、遺伝子が活性ある形で発現することを補助・促進する新たな因子を探索することを目的とした。本研究では、近年、海洋生物に多くの微生物が共生・共存していることが明らかとなってきたことに着目し、原核生物ゲノムとして、カイメン共在バクテリアのマリンメタゲノム・ライブラリーを用いた。マリンメタゲノム・ライブラリーのデータベースを調べた結果、これらのクローンには既知のシャペロンは含まれていないことが示唆された。一方、スクリーニングしたクローンには、既知のシャペロンに類似したものを含むクローンもあったが、それらの増殖能は向上していなかった。本研究で得られたクローンには、既知のものとは異なる促進因子が含まれ、大腸菌の増殖能を向上させることから、組換えタンパク質の構造安定に有効であるが、大腸菌の生育阻害の恐れがある、大腸菌を用いた低温での活性型組換えタンパク質産生系の構築に役立つ可能性が示唆された。
障害者の座位姿勢における衣服作製のための３次元計測とバーチャル着装の研究

障害により体が不自由な車いす利用者の体型に合い、着崩れせず、動きを妨げない等、障害に配慮された衣服が必要だが、従来の衣服作製技術は立位姿勢が基本で、座位姿勢ではない。そこで、座位姿勢の衣服作成支援のため、衣服を着た座位姿勢での非接触・接触3次元体形計測システム、衣服圧が測定できて自由に座位姿勢を変えられるダミーを研究・試作した。また、試着の負担軽減のため、RGB-Dカメラによる非接触3次元計測にて衣服CGモデルを作成し、アパレルCAD等によるシミュレーションのような実時間で試着結果を可視化するため、体の動きの認識結果に応じて衣服CGを変形させAR技術で重畳表示する手法を開発した。昨年度の主な研究計画は、(1)平成24年度に開発したダミーの改良、およびそのための人体計測データの収集、(2)病院内でも計測可能なコンピュータビジョンを用いた普及型デジタル計測システムのプロトタイプの研究開発、および着装シミュレーションの研究開発(3)局所手動計測器の開発および普及型計測システムとの連携の検討、(4)開発したダミーを利用した座位姿勢での採寸技術の検討、および(5)障害当事者を対象とした座位姿勢の計測、および衣服製作による計測システムの評価、の5点であった。(1)については、理学療法士である研究分担者と障害を持つ衣服製作経験者の意見をもとに上半身と臀部の改良を行った。また、ダミーに着装された衣服の評価法の探求し、形状以外には衣服圧に着目し、圧力センサの要素デバイスの検討・試作を行った。(2)については、まず、服の型紙を作成するための基礎データとしてRGB-Dカメラを用いて太ももの形状を計測し円や楕円のモデルに当てはめることで着座姿勢のまま非接触で太ももの周囲の長さを推定する機能を実装した。MR着装シミュレーションシステムについては、産総研一般公開でのデモ展示を通じて、必要とされる仮想カメラ視点などに関する課題抽出を進めることができた。関節運動に対応した服モデルの変形機能を実装した。(3)については、局所的に人体に面状に接触して形状を測定する局所手動計測器を試作した。これは、(2)のような方法を使用した際に衣服のしわ等によって十分な精度が保障できない部位が局所的に存在してしまうため、無線通信による連携によって、その精度を補完するためのものである。(4)(5)については、(1)(3)の進捗状況に鑑み、次年度に繰り越し検討することした。障害により手足が不自由な車いす利用者は、衣服で困っている方が多く、以前着用できた服が自力では着られず、長時間の座位姿勢のため床ずれができやすい。世の中に普及している衣服作製技術は、3次元体型計測も含め、立位姿勢が基本であり、着座姿勢の衣服作製技術は研究面でもあまり進んでいない。そこで、最終的に車いす利用の障害者に配慮された衣服を作るための衣服作製技術と障害を持つ人の試着の負担を減らす着座姿勢の着装シミュレーション技術の基盤技術の構築を目指す。車いす利用者の衣服選択、衣服作製のための採寸は、立位姿勢での計測に比較し計測が難しく負担が大きく時間がかかり費用のコスト増につながる。試着は負担が大きく、少なくともパンツ、スカートは一度ベッドなどに移って着用し、車いすに移って初めて試着となるため負担が極めて大きい。また、衣服作製のための座位姿勢の人に関する基本人体データがほとんどない。そこで、低コストで簡易に座位姿勢のデータが取れること、衣服の開発に必要なダミーがあること、またバーチャルに着装シミュレーションができることが、衣服の選択、作製および試着の手間(最終的に着て体に合うかの確認は必要と思われるが、衣服の選択時の手間)を減らすことは、座位姿勢の衣服作製技術の開発、衣服の普及に極めて重要である。1年目の本年度は、座位姿勢における衣服作製のためのデジタル体型計測(非接触の3次元計測)原理確認およびバーチャル着替え・着装インタフェースの枠組みのモデル試作を行った。これにより、非接触で一部の計測寸法を得ることができ、3次元の試着シミュレーションの枠組みの確認が出来た。また、衣服を着用し、車いすを漕ぐ姿勢、様々な座位姿勢を取ることが可能な日本人の平均サイズの1次試作ダミーを開発した。ダミーは、姿勢のデータを取得することが可能であり、衣服の型紙開発や着用時の姿の比較や確認に利用可能である。RGB-Dカメラを使用した3次元計測法では、衣服の皺等によって計測が困難な箇所が生じることから、それを補完するものとして当該年度の前年に局所手動計測器を試作した。試作機に対して、計測分解能の向上、および計測範囲の拡大が要望として挙げられたことから、当該年度は設計の見直しを実施し、新たに局所手動計測器を開発した。