hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フィードバック効果による孤立定在波の実現と情報処理への応用

「リズム」の発生とそれを基にし「かたち(パターン)」を形成する化学反応(BZ反応)があります。本課題では、BZ反応に光フィードバックを付加した系において、そのパターンの制御を行いました。また数理解析を行うためのモデルを提案し、パターンの安定性について議論しました。それらの知見をもとに、時間的・空間的に発展するパターンを用いた画像処理手法を提案し、生体視覚システムとの共通性を議論しました。反応拡散系における秩序形成の問題は、自然現象・生命現象に見られる多くのパターン生成の類似性から実験的、数値計算的、理論的な研究が行われている。本研究では、自己組織化における時間空間的秩序構造の代表的例として知られるBelousoz-Zhabotinsky(BZ)反応に光フィードバック効果を付加することによるパターンの制御(新たな秩序形成)を通し機能の創成に発展させることを目的としている。本年度は、(1)従来のBZ反応における光照射実験は、ゲルやメンブレン膜上で行われてきた。そこでは、抑制項の拡散が押さえられるという特徴があり、実験を容易にしていた。本実験においては抑制項の拡散も重要な要素となることが考えられる。そこで、水溶液系の光感受性BZ反応を採用した。本年度は水溶液系光感受性BZ反応の定量的特徴を理解するための基礎実験を行った。また、光感受性触媒には2種類あり、それらの特徴の違いなどの基礎実験を行った。(2)高コントラスト、高空間分解能、高時間分解能をもつフィードバック光照射装置の構築を行った。(3)光フィードバック効果を取り入れた反応拡散パターン制御の理論モデルとして曲率方程式にフィードバック効果付加したモデルにおける各種パラメータの近似とその妥当性の検討を行った。以上まとめると、本年度は3力年計画の1年目にあたり、新たな実験装置の製作と基礎データの蓄積を行った。また、提案したモデルの定性的評価を行い、実験へのフィードバックを行った。本年度は、従来、BZ反応のような非チューリング条件下では、自己分裂パターンは発生しないと考えられている。しかしながら、非局所光フィードバック効果により、BZ反応系においても自己分裂パターンが発生することを数値計算により示し、実験による再現を試みた。2、大域的フィードバックによる孤立波の実現チューリング条件下で見られる定在波(孤立する性質を持つパターン形成)の実験での実現を目指した。しかしながら安定したパターンを得ることができず、来年度の課題として残っている。3、フィードバック付き曲率方程式とノイズ効果によるパターンの安定性実験をもとにフィードバック付き曲率方程式の改良を行った。具体的には、化学反応波の端点の新しい記述を提案した。また、光フィードバック、および、ノイズ効果に対する、パターンの安定性を示した。生体内の情報処理など多くの現象では、情報や信号の相互作用から成り立っている。そこでは、各階層での自己組織的秩序構造の制御が行われ、機能や知性が創発される。機能や知性の創発には各階層を繋ぐ新しい仕組みが必要となる。本研究では、化学反応波の相互作用によるパターンの制御を通し、機能の創成(自己組織化秩序構造を用いた情報処理)に発展させることを目的とし研究を行った。具体的には、1、自己組織化秩序構造を用いた情報処理反応拡散系を用いた情報処理手法として、素子間を離散化することにより始めて現れる秩序構造にいて、その安定性を解析的、数値計算的に示した。また、確率共鳴現象を利用したアルゴリズムの提案やヒステリシスを持ったパターン選択手法の提案を行った。成果の一部を論文として公表した。2.大域的、非局所的フィードバックによるパターン制御光感感受性Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応系において、大域的、非局所的光フィードバックによる新しいパターン形成(分裂パターンや定在パターン)の存在性を示した。また、流体現象を伴った階層性のあるパターン形成を光感受性BZ反応でも発見した。流体現象の制御、もしくは、流体現象を用いた新たな輸送システムの開発に繋がると期待される。3、フィードバック付き曲率方程式によるターンの安定性実験結果をもとにフィードバック付き曲率方程式の改良を行った。フィードバック制御を用いることによる化学反応波端点の詳細な特徴を示した。
高b値拡散強調MRIを用いた細胞評価に基づく頭頸部腫瘍診断法の確立

拡散強調MRI (DWI)は水分子の拡散の速さの違いを画像化する。その画像のコントラストは傾斜磁場の大きさを表すb値によって異なり、b値を高く設定すると遅い水分子の動きが画像化の対象となる。したがって、高b値を使用したDWI(高b値DWI)を行うことにより、従来の画像では得られなかった細胞のミクロな構造に関する情報が得られると予想される。本研究では、頭頸部腫瘍患者を対象に低高複数b値DWIを行い、得られた様々なパラメータと病理組織との比較検討を行った。その結果、高b値DWIの頭頸部腫瘍診断における有用性が示唆された。拡散強調MRI(Diffusion-weighted MR imaging, DWI)は、水分子の拡散の速さの違いを画像化する。その画像のコントラストは傾斜磁場の大きさを表すb値によって異なり、b値を高く設定すると、細胞質や細胞膜内または細胞間隙において、自由な動きを制限された遅い水分子の動きが画像化の対象となると考えられている。したがって高b値を使用したDWIでは、従来の画像では得られなかった細胞のミクロな構造に関する情報を私たちに提供し、MRI診断に新しい可能性を開いてくれるはずである。本年度は、高b値DWIで得られる情報が、細胞のどのような構造を反映しているのか明らかにするため、種類の異なる培養細胞に対して高b値DWIを行い、細胞の微細構造との対比を行った。ほぼ予定どおり研究は進められている拡散強調MRI(Diffusion-weighted MR imaging, DWI)は、水分子の拡散の速さの違いを画像化する。本研究では、高b値DWIが生体のどのような構造を反映しているのかを、in vitro DWIモデルを使って解明した上で、頭頸部腫瘍診断における有用性について検討し、細胞評価に基づく新しい腫瘍診断法の確立を目指す。平成28年度では1)高b値DWIで得られる情報が、細胞のどのような構造を反映しているのか明らかにするため、種類の異なる培養細胞に対して高b値DWIを行い得られた結果と、細胞の微細構造について比較検討した。その結果、高b値で得られる拡散係数Dslowは、細胞密度が高いほど、細胞質が小さいほど低くなった。2)様々な頭頸部腫瘍患者に対して高b値DWIを行い、得られる様々なパラメータと病理組織との比較検討を行っている。これまで私達を含め多くの研究者が01000s/mm2の低中b値DWIを使用して得られるパラメータを用いてきたが、本研究では高b値DWIを使用することにより、新しい知見を得ている。in vitro DWIの研究を28年度内に完全に終了して、実際の頭頸部腫瘍患者のDWIの研究に入る予定であったが、充分な患者数の確保のために、頭頸部腫瘍患者のDWI研究の開始時期を早め、in vitro DWIの研究と並行して行うこととした。このため、28年度に、頭頸部腫瘍患者のDWIの研究に従事する時間が増え、その分、In vitro DWIに従事する時間が減り、29年度にもin vitro DWIを行うこととなったが、全体から見ると、それぞれの研究の進度は概ね順調である。その画像のコントラストは、傾斜磁場の大きさを表すb値によって異なり、b値を高く設定すると、遅い水分子の動きが画像化の対象となると考えられる。したがって、高b値を使用したDWIは、従来の画像では得られなかった細胞のミクロな構造に関する情報を私達に提供し、MRI診断に新しい可能性を開いてくれるはずである。本研究では高b値DWIが生体のどのような構造を反映しているのかをin vitro DWIモデルを使って解明した上で、頭頸部腫瘍診断における有用性について検討し、細胞評価に基づく新しい腫瘍診断法の確立を目指した。平成29年度では、1)高b値DWIで得られる情報が、細胞のどのような構造を反映しているのか明らかにするため、種類の異なる培養細胞に対して高b値DWIを行い、得られた結果と細胞内微細構造との関係について検討した。その結果、高b値で得られるみかけの拡散係数Dslowは、細胞密度が高い程、細胞質が小さいほど低くなった。2)様々な頭頸部腫瘍患者(悪性腫瘍、良性腫瘍、嚢胞、炎症等)を対象に高b値DWIを行い、得られた様々なパラメータと病理組織との比較検討を行った。その結果、高b値で得られるみかけの拡散係数Dslowは、従来よく用いられてきた0-1000s/mm2の低中程度b値DWIを使用して得られるみかけの拡散係数とは異なる病理組織像を反映していることがわかり、高b値DWIを使用することにより、腫瘍の悪性度診断にも有用であることが示唆された。

したがって、高b値を使用したDWI(高b値DWI)を行うことにより、従来の画像では得られなかった細胞のミクロな構造に関する情報が得られると予想される。本研究では、頭頸部腫瘍患者を対象に低高複数b値DWIを行い、得られた様々なパラメータと病理組織との比較検討を行った。その結果、高b値DWIの頭頸部腫瘍診断における有用性が示唆された。今年度は、in vitro高b値DWIで得られる情報が、細胞のどのような構造を反映しているのか明らかにするため、さらに解析を行う。後半では、in vitro高b値DWIで得られた結果を検証するために、健常ボランティアおよび頭頸部腫瘍患者に高b値DWIを応用し、解析を行う。今後はこれまでの研究に基づく新しい腫瘍診断法の確立を目指す。現時点ではまだ実際の症例数が充分でないため、さらに頭頸部腫瘍患者に対して高b値DWIを行い、画像解析および病理組織学的解析を進め、論文にまとめて発表する予定である。歯科放射線学資料整理・実験補助として支出予定だったが人件費・謝金が不要になったことが主な理由である。現在のところ、研究責任者および研究分担者のみで、実験・資料整理を行っているためである。まとまったデータが出揃う次年度に、人件費・謝金として使用する予定である。29年度に、in vitro DWIの研究で必要となる細胞株、細胞培地、培養用器具、薬剤等に使用する予定である。
知識集約型機械設計支援システムの基礎的研究

本研究は、大量に集積した多様な知識(それも記号型知識のみならずメディア型知識も含む)をフレキシブルに利用していき、より多くの付加価値を創造していく知識集約工学(Knowledge Intensive Engineering)の考え方に基づいた機械設計支援システムを実現するための基礎研究を目的としている。具体的には以下の3点に取り組んだ。(1)記号型知識とメディア型知識のハイパーテキスト技術とネットワーク技術に基づく統合に関する基礎研究。(2)製品のライフサイクル全体にわたる知識を扱うための基礎研究。(3)知識集約型機械設計支援システムの基礎技術とプロトタイプシステムの研究開発。平成7、8年度には(1)と(3)に関して、製品のライフサイクル全体に関する記号型、メディア型知識を統一的に扱うハイパーテキスト対応型設計ドキュメントシステムを構築した。このシステムは、当研究室で別途開発した知識集約型工学のための計算機フレームワークKIEF(Knowledge Intensive Engineering Framework)の操作履歴を、ハイパーテキスト記述言語であるHTML文書として作成、編集、保存できるシステムであり、ParcPlace社製VisualWaveシステム上で稼動している。平成9年度には、このシステムの改良を行うとともに、インターネット上でWEBブラウザなどを利用して、分散した設計者がこの文書にアクセスして設計を実行することも可能にした。また、(2)に関しては、平成8年度にライフサイクル知識の具体例(設計、生産、リサイクル等に関する知識)を例題的に文書として収集し、平成9年度には上記システム上で利用可能にした。それによって具体的な機械設計に関してケーススタディを行い、知識集約型機械設計支援システムの考え方の有効性を示した。本研究は、大量に集積した多様な知識(それも記号型知識のみならずメディア型知識も含む)をフレキシブルに利用していき、より多くの付加価値を創造していく知識集約型工学(Knowledge Intensive Engineering)の考え方を機械設計支援システムを実現するための基礎研究を目的としている。具体的には以下の3点に取り組む。(2)製品のライフサイクル全体(設計、製造、運用、保全、再利用、再生、廃棄等)にわたる知識を扱うための基礎研究。平成7年度は、(1)に関しては購入した備品を用いてハイパーテキスト対応型設計ドキュメントシステムの構築を開始した。また(2)(3)に関しては、知識集約型機械設計支援システムの基本構想を検討し、この開発は当研究室で従来より開発しているシステムを拡張して行えばよいことがわかった。また、製品ライフサイクルに関する知識を扱うサブシステムのプロトタイプも一部、構築を始めた。また来年度は、製品のライフサイクル全体に関する記号型、メディア型知識を統一的に扱うハイパーテキスト型設計ドキュメントシステムの構築を完成する。さらに最終年度にはケーススタディを行って、単なるドキュメントシステムではない知識集約型機械設計支援システムの考え方の検討を行う予定である。平成8年度の研究実績は次の通りである。(1)および(3)に関しては平成7、8年度に購入した備品を用いてハイパーテキスト対応型設計ドキュメントシステムの構築を行った。このシステムは、製品のライフサイクル全体に関する記号型、メディア型知識を統一的に扱うハイパーテキスト型設計ドキュメントシステムである。これは当研究室で既に開発した知識集約型機械設計支援システムの操作履歴を、ハイパーテキスト記述言語であるHTML文書として作成、編集、保存できるシステムであり、Parc Place社製Visual Waveシステム上で稼働している。

これによってサーバーシステムを稼働させれば、インターネット上でWEBブラウザなどを利用して分散した設計者がこの文書にアクセスして設計を実行することも可能である。(2)に関しては、ライフサイクル知識の具体例(例えばリサイクルに関する知識)を例題的に文書として収集した。次年度以降上記システム上で利用可能にする予定である。来年度にはケーススタディを行って、単なるドキュメントシステムではない知識集約型機械設計支援システムとしてプロトタイプシステムを完成させる予定である。本研究は、大量に集積した多様な知識(それも記号型知識のみならずメディア型知識も含む)をフレキシブルに利用していき、より多くの付加価値を創造していく知識集約型工学(Knowledge Intensive Engineering)の考え方に基づいた機械設計支援システムを実現するための基礎研究を目的としている。具体的には以下の3点に取り組んだ。(1)記号型知識とメディア型知識のハイパーテキスト技術とネットワーク技術に基づく統合に関する基礎研究。(2)製品のライフサイクル全体にわたる知識を扱うための基礎研究。(3)知識集約型機械設計支援システムの基礎技術とプロトタイプシステムの研究開発。既に平成7、8年度に(1)および(3)に関しては、ハイパーテキスト対応型設計ドキュメントシステムを構築した。このシステムは、製品のライフサイクル全体に関する記号型、メディア型知識を統一的に扱うハイパーテキスト型設計ドキュメントシステムである。これは当研究室で既に開発した知識集約型機械設計支援システムの操作履歴を、ハイパーテキスト記述言語であるHTML文書として作成、編集、保存できるシステムであり、ParcPlace社製VisualWaveシステム上で稼働している。平成9年度には、このシステムの改良を行うとともに、インターネット上でWEBブラウザなどを利用して分散した設計者がこの文書にアクセスして設計を実行することも可能にした。また、(2)に関しては、平成8年度にライフサイクル知識の具体例(例えば設計、生産、リサイクル等に関する知識)を例題的に文書として収集し、平成9年度には上記システム上で利用可能にした。それによってケーススタディを行い、知識集約型機械設計支援システムの考え方の有効性を示すことが出来た。
根の成長を支える細胞増殖の相転換機構の解明

根の伸長は土壌環境により大きく左右される。その伸長速度を決めるのは、根端での細胞分裂と、細胞分裂が細胞伸長へと転換するタイミングである。我々は様々なストレスにより根の伸長が調節される仕組みを明らかにする目的で、それらの制御機構を解析した。その結果、植物ホルモンの一つであるサイトカイニンが細胞分裂から細胞伸長への転換を促進すること、またMYB3R転写因子がDNA損傷に応答した細胞分裂の停止に重要な役割をもつことを明らかにした。平成22年度は分裂組織の維持に関わる転写因子がサイクリン依存性キナーゼ(CDK)によりリン酸化制御を受けることを示す結果を得た。また、その他にもCDKの基質となり得る転写因子を複数個同定することに成功した。一方、エンドサイクルへの相転換機構については、エンドサイクル開始時に発現を始めるCCS52A1遺伝子に着目し、そのプロモーター領域を順次5'側から欠失させた変異型遺伝子を作成して、その発現パターンに影響を与えるプロモーター配列を同定した。その結果、2カ所のシス制御領域を見出すことができた。エンドサイクルへの相転換はDNA二重鎖切断によって誘導されるが、その際の遺伝子発現応答について網羅的に解析したところ、オーキシン関連遺伝子の発現が有為に変動していることを見出した。この結果はDNA損傷応答とオーキシンシグナルがクロストークしていることを示唆するものであり、大変興味深い。ところで、組織内で細胞周期進行をモニタリングするためにはG1/S期マーカーが必須であることから、その候補遺伝子としてCDT1aに注目して解析を進めてきた。これまでにCDT1aのC末側領域がS期後期でタンパク質分解を誘導することが明らかになっていたので、今年度はCDT1aのプロモーターとC末側領域をGUSまたはGFPと融合して、発現様式の解析を行った。その結果、根の同じ細胞列で数個の細胞に渡って連続して発現する様子が伸長領域を中心に観察された。しかし、分裂領域における発現レベルが低く、マーカーとして使用するためには、プロモーターを別の遺伝子のものに変更する必要があると考えられた。本研究では、根端の分裂領域から伸長領域の境界部分において、細胞周期が通常の分裂サイクルからエンドサイクル(核内DNA倍加を伴う)に移行する分子メカニズムを明らかにしようとしている。平成23年度は、CCS52A1遺伝子(分裂領域で発現せず、伸長領域から発現し始める)のプロモーターに結合する転写因子を酵母one-hybrid法を用いて同定した。その結果、数種類のファミリーに属する転写因子を単離することに成功した。また、以前のプロモーター解析の結果をもとに、サイトカイニン情報伝達の直下で働くレスポンスレギュレーター(ARR)に注目して解析したところ、その中の特定の因子がCCS52A1遺伝子のプロモーターに結合することが示された。そこで、変異体や発現レポーター系統を用いて遺伝学的解析を行ったところ、サイトカイニンシグナルの下流でCCS52A1遺伝子の発現が誘導されること、またこの発現制御がエンドサイクルへの移行に重要であることが明らかになった。酵母one-hybrid法により単離されたその他の転写因子については、現在変異体を用いて根の表現型解析を進めている。本研究では、組織内で細胞周期進行をモニタリングするために、細胞周期マーカー遺伝子の開発を行っている。まず、発現量が高いM期特異的プロモーターを取得するために、マイクロアレイデータをもとに候補遺伝子を絞り込み、それらのレポーター遺伝子を作成して発現量が高い遺伝子を探索している。また、すでに完成に近いM期とS期のマーカー遺伝子を組み合わせることにより、細胞周期のイメージングに利用できる二重マーカーを作成中である。さらに、根端における細胞周期進行をリアルタイムでイメージングするために、共焦点顕微鏡を用いた培養・観察システムの開発も行った。植物が曝される多くの環境ストレスは、ゲノムの不安定性を増大させることが知られている。特にDNAそのものが受ける損傷は、DNA組換え等を誘発する重大な要因となる。我々は以前の研究で、DNA二本鎖切断が通常の分裂サイクルからエンドサイクルへの移行を早めることを見出した。しかし一方で、分裂組織ではDNA損傷により細胞分裂が停止する現象も知られている。これはDNA損傷チェックポイントと呼ばれる機構によるもので、細胞分裂が停止している間にDNA修復を行うことにより、変異を持たないゲノムを娘細胞に伝達することを可能にしている。動物ではDNA損傷チェックポイントは複数の細胞周期ステージで誘起されることが知られているが、シロイヌナズナではDNA二本鎖切断に応答して主にG2期停止が起こる。平成25年度の本研究で、我々はG2/M期遺伝子の発現制御に関わるR1R2R3型Myb転写因子がDNA損傷チェックポイントに働くことを見出した。R1R2R3型Myb転写因子には遺伝子発現を活性化するタイプと抑制するタイプの二種類が存在するが、DNA損傷時は後者のタイプのMyb転写因子が安定化し、積極的にG2/M期遺伝子の発現を抑制することが明らかとなった。この際、G2/M期遺伝子の全てではなく、一部の遺伝子セットを特異的に発現抑制することも明らかになった。

以上の成果は、R1R2R3型Myb転写因子がDNA損傷ストレス下において細胞分裂の停止状態を保持する上で必須な機能をもっていることを示唆している。動植物を問わず、幹細胞ゲノムは安定的に保持されないと器官成長に重篤な影響を与える。植物の根の場合、幹細胞ゲノムに損傷が入ると細胞死が起こるが、隣りの静止中心の細胞が分裂することにより、細胞死を起こした幹細胞を再び生成することが知られている。つまり、隣り合った細胞の間で細胞死と細胞分裂という異なる方向性をもった現象が同時に誘導されるが、そのメカニズムはほとんど明らかにされていない。そこで、本研究ではDNA損傷応答のマスター制御因子であるSOG1転写因子に注目して、これらの現象を協調的に制御する機構解明に取り組んだ。SOG1のマイクロアレイ解析およびChIP-Seq解析により標的遺伝子を絞り込んだところ、ブラシノステロイドの受容やオーキシンシグナルの阻害に関わる因子を同定することができた。そこで、これらの変異体や過剰発現体の表現型解析、およびmRNAおよびタンパク質レベルの発現解析を行った結果、オーキシンシグナルの阻害が幹細胞の細胞死を誘導し、ブラシノステロイドシグナルの活性化が静止中心の細胞分裂を誘導することが示唆された。また、SOG1はサイトカイニン合成を促進することにより、分裂領域の細胞をより早くDNA倍加に移行させる役割をもつことも明らかになった。以上の研究結果から、植物はDNA損傷に応答してオーキシン、ブラシノステロイド、サイトカイニンといった異なる種類の植物ホルモンを制御することにより、幹細胞ゲノムを維持し、分裂領域を限定化していることが示唆された。エンドサイクルへの移行機構を解明する目的で、根の分裂領域と伸長領域の境界から発現し始めるCCS52A1の遺伝子発現を制御する転写因子の単離・同定を行った。その結果、サイトカイニンのシグナル伝達に関わる転写因子型レスポンスレギュレーターARR2がCCS52A1プロモーターに結合し、転写を活性化することが示された。根において、サイトカイニンはオーキシンと拮抗的に作用することにより、細胞分裂から分化への移行を促進することが報告されている。そこで、arr2, ccs52a1変異体およびこれらの過剰発現体の組み合わせで、サイトカイニンやオーキシン存在下・非存在下における分裂領域の長さを測定した結果、サイトカイニンにより活性化されたARR2がCCS52A1の発現を誘導することにより、エンドサイクルへの移行を促進することが示された。以上の結果から、エンドサイクルへの移行にはCCS52A1を介して細胞周期因子が分解されるのが必要であることが明らかになった。本研究ではS期マーカーを作成し、M期マーカーと合わせてリアルタイムイメージングに用いることにより、組織レベルの細胞周期モニタリング系を構築している。これまでの解析から、DNA複製のライセンシングに関わるCDT1a遺伝子が、発現の開始
化学修飾法と再構成法を利用したヘム蛋白質複合化手法の開発と光機能化

生体内におけるDNA中のチミン二量体の光修復に関しては、DNAフォトライアーゼがその機能を担っている。昨年、DNAフォトライアーゼ-DNA複合体のX線結晶構造解析が報告され、非常に注目を集めている。本研究では、DNAに対するインターフェースをヘム蛋白質に化学的に導入することにより、新規なヘム蛋白質-DNA複合体を構築し、DNAを反応場とした光機能化を目指すことを目的としている。本研究課題に対して我々は、DNA結合能を示すヘム蛋白質の調製のため、種々のインターフェースを有する補因子ヘムの合成や、リシン側鎖へ簡便に導入できる修飾試薬の合成を行った。インターフェースのとしては、平面型白金(II)錯体、エチジウム、アクリジンに代表されるインターカレーター類を取り上げた。これらインターカレーターを修飾した化学修飾ヘム蛋白質(ミオグロビンやシトクロムc)の合成に成功した。得られたヘム蛋白質は、UV、蛍光、CDスペクトルなどから、天然型ヘム蛋白質と同様に、その構造を安定に保持したまま溶液内で存在可能であることが明らかとなった。本研究課題において調製した、アクリジン修飾ミオグロビンについては、補因子として亜鉛ポルフィリンを用いた場合、アクリジンの光励起によって亜鉛ポルフィリンへの分子内エネルギー移動が、ヘムを用いた場合、アクリジンからヘムへの分子内電子移動消光反応が観測された。このアクリジン修飾ミオグロビンは、DNAと複合体を形成し、後者では消光されていたアクリジンの蛍光が回復する過程を、蛍光スペクトルによって確認することに成功した。またインターカレーターである平面型白金(II)錯体を修飾したシトクロムcでは、その修飾個数ごとに容易に分離精製が可能であることがわかり、現在修飾位置の決定およびDNAとの複合体形成を試みている。近年、DNAは光誘起電子移動反応のマトリックスとして非常に興味深い性質が見出されており、幾つかのグルーブによってDNAが示す電子伝導性などが見出されている。本年度は、DNA結合能を示すヘム蛋白質の調製のため、種々のインターフェースを有する補因子ヘムの合成と、それらのアポ蛋白質への再構成をまず行った。インターフェースの主な候補として、金属錯体あるいはエチジウム、アクリジンに代表されるインターカレーター類を取り上げた。化学修飾法、再構成法ともにヘム蛋白質の部位特異的化学修飾に適した手法であるが、その一般化については我々を初めとして幾つかのグループが既に報告しており、それに従って幾つかの化学修飾ヘムまたは亜鉛ポルフィリンの有機合成に成功した。得られた合成分子について、アポ蛋白質への再構成を行った。さらにその精製についても、実験条件の確立に成功した。これらの再構成ヘム蛋白質は、UV、蛍光、CDスペクトルなどから、天然蛋白質と同様に、その構造を安定に保持したまま溶液内で存在可能であることが明らかとなった。また、これらの再構成ヘム蛋白質について、DNAとの複合体形成を試みた。現在のところ、適度なGC含量を示す安定なDNA鎖を利用して、ヘム蛋白質-DNA複合体形成の評価を行っている。特に、UV、蛍光スペクトルといった分光学的手法、発光寿命測定などの光物理化学的手法などによって、複合体内での電子移動反応を検討している。以上の結果については、今年度の学会等で既に発表済みである。近年、DNAは光誘起電子移動反応のマトリックスとして非常に興味深い性質が見出されており、幾つかのグループによってDNAが示す電子伝導性などが見出されている。本研究では、DNAに対するインターフェースをヘム蛋白質(ミオグロビン)に化学的に導入することにより、新規なヘム蛋白質-DNA複合体を構築し、DNAを反応場とした光機能化を目指すことを目的としている。本研究課題に対して我々は、DNA結合能を示すミオグロビンの調製のため、種々のインターフェースを有する補因子ヘムの合成と、それらのアポミオグロビンへの再構成を行った。化学修飾法、再構成法ともにミオグロビンの部位特異的化学修飾に適した手法であるが、その一般化については我々を初めとして幾つかのグループが既に報告しており、それに従って、これらインターカレーターを修飾した化学修飾ヘムまたは亜鉛ポルフィリンの有機合成に成功した。得られた合成分子について、アポミオグロビンへの再構成を行った。再構成ミオグロビンは、UV、蛍光、CDスペクトルなどから、天然型ミオグロビンと同様に、その構造を安定に保持したまま溶液内で存在可能であることが明らかとなった。本研究課題において調製した再構成ミオグロビンが示す性質の一例として、アクリジン修飾ミオグロビンについては、補因子として亜鉛ポルフィリンを用いた場合、アクリジンの光励起によって亜鉛ポルフィリンへの分子内エネルギー移動が、ヘムを用いた場合、アクリジンからヘムへの分子内電子移動消光反応が観測された。こうした結果については、今年度の学会等で既に発表済みである。

昨年、DNAフォトライアーゼ-DNA複合体のX線結晶構造解析が報告され、非常に注目を集めている。本研究では、DNAに対するインターフェースをヘム蛋白質に化学的に導入することにより、新規なヘム蛋白質-DNA複合体を構築し、DNAを反応場とした光機能化を目指すことを目的としている。本研究課題に対して我々は、DNA結合能を示すヘム蛋白質の調製のため、種々のインターフェースを有する補因子ヘムの合成や、リシン側鎖へ簡便に導入できる修飾試薬の合成を行った。インターフェースのとしては、平面型白金(II)錯体、エチジウム、アクリジンに代表されるインターカレーター類を取り上げた。これらインターカレーターを修飾した化学修飾ヘム蛋白質(ミオグロビンやシトクロムc)の合成に成功した。得られたヘム蛋白質は、UV、蛍光、CDスペクトルなどから、天然型ヘム蛋白質と同様に、その構造を安定に保持したまま溶液内で存在可能であることが明らかとなった。本研究課題において調製した、アクリジン修飾ミオグロビンについては、補因子として亜鉛ポルフィリンを用いた場合、アクリジンの光励起によって亜鉛ポルフィリンへの分子内エネルギー移動が、ヘムを用いた場合、アクリジンからヘムへの分子内電子移動消光反応が観測された。このアクリジン修飾ミオグロビンは、DNAと複合体を形成し、後者では消光されていたアクリジンの蛍光が回復する過程を、蛍光スペクトルによって確認することに成功した。またインターカレーターである平面型白金(II)錯体を修飾したシトクロムcでは、その修飾個数ごとに容易に分離精製が可能であることがわかり、現在修飾位置の決定およびDNAとの複合体形成を試みている。
放射性同位元素標識抗ICAM-1抗体による肺移植後拒絶反応の非観血的診断法

放射性同位元素(RI)標識抗ICAM-1抗体が肺移植拒絶反応の重症診断に応用できるか?ラット同所性肺移植モデルを用い、組織へのRI集積度の経時的変化、光顕病理組織学的所見との対比、および画像化から検討した。Wister-King ratの左胸腔内にLewis ratの左肺(1葉から成る)を移植した。Isograft群にはLewis ratを用いた。抗ラットICAM-1抗体にキレート剤であるDTPAを用いて^<111>In-C1を標識した。肺移植後14日目の各群に対して^<111>In-C1標識抗ICAM-1抗体(740KBq)と静注し、24時間後に自己肺と移植肺を摘出した。単位組織重量当たりのRI集積度を測定し各ラットの投与量と体重にて補正した%kg dose/gを算出し、各群の移植肺に対する集積比率にて評価した。移植2日目のAllograft群では0.9±0.4とIsograft群とほぼ同様の値を呈したが、3日目では2.3±0.5、4日目2.8±0.6、5日目3.8±0.9と拒絶反応の進行とともに増加した。また3日目群のシンチグラムにおいて移植肺は明瞭に描出された。同群の病理組織所見は可逆的変化である小細動静脈周囲の単核球浸潤、肺胞の単核球浸潤が主体であり、不加逆的変化である小細動静脈内皮細胞剥離や肺胞壁破壊は少なかった。^<111>In-C1標識抗ICAM-1抗体は病理組織変化が可逆的な段階において画像診断を可能にすると考えられた。
学習障害児早期発見用スクリーニング法開発のための縦断研究

5・6歳で学習障害児を発見するために、お話しDVDを視聴することで自然に新しいことばを学習させ、その習得度を通常学級内でリモコンを使い評価できるシステムを開発した。小1用にはコンピューターを使った、ことば・短文・お話の聴き取りテストを作成した。縦断調査開始時には計11園577名の5歳児、小1・2年では計7校550名が参加した。5歳時で担任が気になる子どもは14%であった。今後の分析から、5・6歳におけるLDリスク特性を明らかにしていく予定である。学習障害(Learning Disabilities ; LD)児を5・6歳で発見するためのスクリーニング法開発を目指し、縦断研究を行うが、初年度である平成17年度では下記を行った。(1)スクリーニング課題内容・装置の開発A.課題内容:普段の様子からLD幼児を発見することは困難である。従って、子どもに新奇な(novel)名詞や動詞を学習させ、その習得度に基づいて評価を行うDynamic Assessment(DA法)を用いる。新奇語はTVモニターで放映されるアニメーションによるお話しの中で提示されるため、子どもが自然に習得できる。子どもが新奇語を習得したかどうかの評価は、ナビゲーターがパペットに質問し、パペットの答えが合っているかどうか子どもが判断するという相互反応的(interactive response)方法で行う。質問には新奇語の習得におけることばの音韻や意味の影響に関するものに加え、文字の認知や「心の理論」の理解に関するものが含まれる。B.装置:(1)通常学級に在籍するLD児を発見するために集団で実施できる、(2)紙と鉛筆によらず、幼児の個別反応が収集できる、という2つの条件を満たすよう、個々の子どもがリモコンを操作して質問に応えるというCIRS(Classroom Interactive Response System:クラス内相互反応システム)を開発した。(2)予備実験の実施実施予定の幼稚園・保育園の現年中(5歳)児52名に予備実験を行い、アニメーション、新奇語の提示方法、発問や反応の内容や方法、反応を記録する装置の機能などに修正を加えた。(3))研究協力園の確保および教職員・保護者への説明会の実施4年間にわたる縦断研究について理解を得るため、教職員や保護者への説明会を実施した結果、各地域で次の協力園を確保した。・新潟県横越市:中央保育園、双葉保育園、小杉保育園・栃木県那須塩原市:西那須野幼稚園・北海道中標津市:ひかり幼稚園、第2ひかり幼稚園、愛光幼稚園・北海道江別市:大麻幼稚園、元江別わかば幼稚園・大阪府:大阪芸術大学付属幼稚園(照カ丘幼稚園、松ケ鼻幼稚園)、たちばな幼稚園、あけぼの幼稚園(1)縦断研究参加園と追跡対象児の決定北海道中標津市(ひかり幼稚園、第2ひかり幼稚園、愛光幼稚園:83名)、北海道江別市(大麻幼稚園71名)、秋田市新屋(ルーテル愛児園:46名)、新潟県横越市(中央保育園、双葉保育園、小杉保育園:86名)、栃木県那須塩原市(西那須野幼稚園:141名)、大阪市(芸術大学付属照カ丘幼稚園、松ヶ鼻幼稚園:150名)の計11園577名が参加した。(2)5歳児スクリーニングの実施A.課題およびCRIS装置:(1)新奇名詞(登場人物、事物名称)、新奇動詞を学習させるアニメーション「サーカスのお話し」を作成した。(2)話は2部構成で、第2部は1週間後に提示した。(3)各部の視聴後、質問者と応答者(パペット)による質問タイムを設けた。(3)子どもがリモコンを操作してパペットによる応答の正否を判断するというCIRS(Classroom Interactive Response System:クラス内相互反応システム)を用い、新奇語習得や話の内容、登場人物の心情などの理解について各児の評価を行った。(4)子どもの応答、反応時間がPCに自動的に記録される装置を用いた。B.実施方法:(1)各園の5歳児を誕生月で3グループにわけ(6、10、2月)実施した。(2)毎回、57名の子どもを20分間別室に抽出し、DVDの視聴を通じて新奇語を自然に習得させ、その後習得度の評価を行うresponsiveness to Intervention(RTI)を用いた。(3)子どものスクリーニングへの取り組み、教師による日ごろの観察などを総合して、個別の掘り下げ検査対象児を抽出した。(3)気になる子どもの個別掘り下げ検査の開始気になる子ども(約105名:全体の18.2%)の発達の遅れの有無や問題について個別確認を開始した。(4)一斉健診の実施本研究のスクリーニング法の信頼性を確認するために、言語理解(絵画語彙検査)、言語表出(ITPA「ことばの類推」)、認知レベル(K-ABC模様構成)について対象児全員の調査をほぼ終了した。(5)6歳児スクリーニングの課題の作成

H19年度実施の6歳児スクリーニング用のアニメーション「まほうの話し」「きつねとおおかみの話し」および質問、自動反応システムを作成した。1.縦断追跡対象児数栃木県那須塩原市(西那須野幼稚園130名)、新潟県横越市(中央保育園、双葉保育園、小杉保育園75名)、北海道中標津町(ひかり幼稚園、第2ひかり幼稚園、愛光幼稚園72名)、北海道江別市(大麻幼稚園78名)、秋田市新屋(ルーテル愛児園41名)、大阪市(芸術大学付属松ケ鼻幼稚園64名)の計10園460名(男児223名、女児237名)について追跡的実験が可能であった。Attritionrate=20.3%(5歳児実施数577名)2.6歳児スクリーニングの実施内容と方法(1)新奇名詞(登場人物、事物名称)、新奇動詞を学習させるためにアニメーション「おおかみときつねの話」を作成した。(2)話は2部構成で、第2部は1週間後に提示した。(3)各部の視聴後、質問者と応答者(パペット)による質問タイムを設け、子どもがリモコンを操作してパペットによる応答の正否を判断するというCIRS(Classroom Interactive Response System:クラス内相互反応システム)を用いた。(4)クラス毎に実施できるよう24名のリモコンを用意し、2025分でDVDの視聴を通じて新奇語を自然に習得させ、その後習得度の評価を行うresponsiveness to Intervention(RTI)を用いて各児の評価を行った。(5)子どもの応答、反応時間がPCに自動的に記録される装置を用いた。3.1年生スクリーニング実施の準備H20年度には追跡対象児全員が1年生になるため、米国から講師(Dr.Roberts)を招聘し、講演会を通じて地域の小学校・教育委員会に対して本研究の意義やLDスクリーニングの必要性の啓蒙を行い、理解と協力を求めた。その結果、栃木県那須塩原市3校、新潟県横越市1校、北海道中標津町3校、江別市1校、秋田市1校、計9小学校でH20年度1年生スクリーニングの実施が予定されている。最終のH20年度では、縦断研究の対象児が小学1年生となったが、追跡協力校の確保ができ、ほとんどの子どもの追跡が可能であった。1.1年生用スクリーニングプログラム(CLCA)の作成低学年児童の言語の問題を「聴き取り理解」の側面から捉える目的で、(1)単語(10題)、(2)短文章(16題)、(3)ナラティブ(6話、31題)の3つの下位テスト、57題の質問からなるComputer-assisted Listening ComprehensionAssessment (CLCA)プログラムを作成した。子どもはヘッドホンを通じて聞いた質問の回答を34つの絵の中から選んでマウスでクリックして反応する。単語課題では音韻や意味が似た絵、文章課題では聞いた内容から推測する項目を含めた。また、ナラティブは宇宙の設定で、新奇語(ものや登場人物)の同定、事物の機能やあらすじの理解、言い回しの解釈などを含めた。CLCAの実施は25分要し、各児の反応時間や内容は自動的にPCに記録された。2.小学校での実施
表面X線回折法によるSi表面におけるAuの1次元鎖状構造と相転移の研究

物質中の電子を一次元的な構造に閉じ込めると一般的な三次元電子系で現れない現象が起こるため、このような一次元系はよく研究されている。シリコンの表面に金属原子を吸着させることで、一次元構造を形成させることができるので、最近、研究が盛んに行われている。本研究の目的は、Si(111)微傾斜表面上の金吸着による一次元構造の原子構造及び温度による構造変化を明らかにすることである。特にSi(553)-AuとSi(557)-Au表面に注目した。実験は表面X線回折を用いて高エネルギー加速器研究機構放射光施設(Photon Factory)とSPring-8で行った。Si(553)-Au表面の原子構造を解明するため、表面X線回折強度を測定した。解析の結果で、金原子がステップに沿って並び、ステップ付近のシリコン原子がグラファイトに類似している構造をとることがわかった。他の金による表面構造と多少似ているが、理論計算で最も安定とされている構造と異なっている。Si(557)-Au表面の構造はRobinsonらによって既にX線回折で研究されたが、電子状態の測定結果と合わない点があり、最近疑問がもたれている。そのため、この研究でSi(557)-Auの表面構造も調べたが、結果がRobinsonらの論文と一致している。これらの表面は室温で一次元金属的な電子状態を持つが、低温にすると相転移が起こり、絶縁体になる。相転移で表面構造が変わるが、低温の長周期構造の回折強度を測ることで構造変化を調べた。主に金原子とその周りのシリコン原子の位置が相転移で変る。また、構造変化は理論計算で予測されている変化と異なっている。X線回折ピークの強度と幅の温度依存性から相転移の種類とメカニズムについて情報を得られる。その測定結果は電荷密度波の成立による相転移に一致した。この研究の目的は、Si(111)微傾斜表面上の金吸着による一次元構造の原子構造及び温度による構造変化を明らかにすることである。特にsi(557)-Auとsi(553)-Au表面に集中する。まず、それらの表面の室温および低温における原子構造を明らかにする。そして、回折強度の温度依存を測定し、相転移のメカニズムを調べる。この研究は二年間行うが、ここで一年目の成果について記述する。金の吸着量等によって表面構造は大きく変わるから、金の一次元構造を作製するための最も適当な吸着量や蒸着温度を調べた。シリコンの111面の金吸着による5×2構造と比較し、一次元構造を作るに必要な金の量が分かった。表面の周期性はRHEEDで確認した。2007年秋と2008年冬のビームタイムでPhoton FactoryでSi(557)-AuとSi(553)-Au一次元構造の表面回折実験をした。実験は室温で行った。測定した回折強度を使って構造解析は現在行っている。今年の春にPhoton FactoryでSi(553)-Au,SPring-8でSi(557)-Auの相転移の回折実験を行う予定である。LEEDでsi(557)-Au一次元構造の相転移も調べた。しかし、相転移による回折強度の変化が確認できなかった。理由はまだ不明であるが、欠陥やSi基盤のドーピングによる相転移は起こらないということは考えられる。理論計算でsi(557)-Auとsi(553)-Auの構造を最適化した。最も安定な構造は他の論文と同じである。理論計算とx線回折から得られた原子位置を比較する予定である。
微小半透膜セル内の水溶液の凝固に関する研究

本研究では、生体の冷凍保存に関連して半透膜で仕切られたセル列内の水溶液の凝固現象に関し実験的研究を行った。実験では、厚さ25μmのセロハン膜、厚さ40.6μmと厚さ73.7μmの人工透析膜の合計3種類の半透膜を使用し、NaCl水溶液の初期濃度(8%と2%)、冷却温度(冷却用ブラインの設定温度を-50°Cと-10°C)をパラメータに片側冷却条件で凝固実験を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。1.厚さ10mm程度のセルでは、密度差に伴う流動を抑えることはできず、凝固面での冷却あるいは半透膜を過る物質移動に伴い、温度については上部ほど高く、濃度については下部ほど高い分布となる。2.NaCl水溶液の共融点より低い温度で冷却した場合には、溶質は固相中に取り込まれるため、液相内の濃度と凝固速度は半透膜の透過率にほとんど依存しない。3.NaCl水溶液の共融点より高い温度で冷却した場合には、(1)初期濃度の高い場合には、溶質の排出効果が顕著に現れ、セル内の下部において液相濃度が高く凝固しない領域が生じる。この場合には、液相濃度と凝固の進行は半透膜の透過率に大きく依存する。(2)初期濃度の低い場合には、固相内(固液共存領域)に多小の溶質の取り込みがあるために、見かけ上溶液はすべて凝固し、凝固速度は半透膜の透過率にほとんど依存しない。
小児アトピ-疾患の予知と予防ー特に新生児・乳児期における予知と予防

胎児は胎児循環を通して羊水中で発育し羊水を嚥下しながら成長している。したがって胎児の皮膚,消化管および免疫系に対する羊水の影響は無視しえないと考えられる。アトピ-素因を有する胎児と素因をもたない胎児を対象として,羊水中のIgE抗体,ヤケヒョウヒダニ(Dp)特異IgEとIgC抗体,さらに卵白,牛乳,オバルブミン(OA)とオボムコイド(OM)特異IgEとIgC抗体,本年度はさらにラクトグロブリン抗体(LG),ラクトアルブミン抗体(LA)カゼイン抗体についても検討した。羊水中と臍帯血中総IgE抗体は全例5u/ml以下であったが,26組中羊水は17例,臍帯血13例は50.25u/mlの範囲で総IgE抗体が認められた。特異IgE抗体(RAST)をDp,卵白,牛乳,大豆に対して測定したが羊水,臍帯血中には全例陰性で認められなかった。Dp特異IgG抗体は母体血の1例,臍帯血で2例を除き26組中の残りは20175GRU/mlの範囲で認められたのにも抱らず,羊水中では全例陰性であり,食物抗原とは異なる感作経路,免疫応答を示唆した。食物抗原ではOA特異IgG抗体は母体血,臍帯血では全例40110GRU/mlの範囲で陽性であったが,羊水中では26組中8例(30.8%)に認められ,両親のアレルギ-歴陽性の8例中5例(62.5%)が陽性であった。OM特異IgG抗体は母体血では26例中16例(61.5%),臍帯血では26例中14例(53.8%)が陽性であったが,羊水中では全例陰性であった。BLG,αLA,αカゼイン特異IgG抗体も15.319.2%の羊水に認められ,吸入抗原とは異なる感作経路,免疫応答がみられた。これら羊水中の食物特異IgG抗体の働きが,阻止抗体として働いているのか,reaginic activityを有し,胎生11週,36週の皮膚,消化管にある樹状細胞のFC受容体を感作しているのか追跡検討中である。小児アレルギ-疾患発症予防を考える場合、できるだけ早期に抗原による暴露ろそれによる・感作の成立・再暴露による最初の発症を防ぐ必要がある。そのためのアレルギ-疾患の発症を予知しえる具体的な指標を胎児・新生児期に明らかにしたいと考え、これら周産期のIgEとIgGとそのサブラクスの動態に求めた。

1.臍帯血と日齢6日の新生児血IgE値を測定し、その後6年間アトピ-疾患の発症を追跡調査し、両親のアレルギ-発症歴との関係を検討し、母親のアルレギ-発症歴が陽性で臍帯血IgE値が0.5u/ml以上の時アトピ-発症は50%、新生児血IgEが0.5u/ml以上の時は75%、さらに新生児IgE値が3u/mlの時は87.5%にアトピ-の発症をみたので、臍帯血、新生児血IgE値が3u/ml以上の場合、その値をアトピ-の発症を予知する予測値(prediction value)とした。この予測値の精度を更に確実すべく、現在160組の母体血、臍帯血と羊水を採取し、この中0.53u/ml以上の臍帯血IgEと母体血IgE100/ml以上の21組を測定しそれらを含めその後のアレルギ-疾患の発症状態を追跡調査中である。2.一方乳児期では食物アレルギ-の関与したアレルギ-疾患が増加しつつあり、これは母親の摂取した食物抗原による胎内感作、経母乳感作が考えられ、アトピ-素因を有する母親の妊娠時、授乳時の食物摂取状態が児のリアジン活性を有する抗体産生に影響を及ぼすことを147組の母体血、臍帯血のIgE、IgG、IgG_4抗体おオバルブミン、オボムコイドについて測定し、母親のアトピ-発症群では児においても有意にIgG、IgG_4抗体が産生亢進状態にあることより認めた。3.26組の母体血、臍帯血と羊水との関係で羊水にIgE抗体陽性例があり、さらに卵白特異IgG、IgG_4抗体が検出しえる7例があり、アトピ-素因陽性例に多いことが判明した。これらの要旨は平成元年11月18日第26界日本小児アレルギ-学会(大阪)の会長講演にて発表した。新生児期、乳児期にみるアトピ-疾患の発症機序に経胎盤感作、経母乳感作が考えられる。一方、胎児は胎児循環を通して発育し,羊水中において羊水を〓下しながら成育する。したがって胎児の皮膚、消化管に対する羊水の影響は少なくないと考えられるので,羊水中のIgE抗体,ヤケヒヨウヒダニ(Dp)特異IgEとIgG抗体,さらに卵白,牛乳,オバルブミン(OA)とオボムエイド(OM)特異IgEとIgG抗体について検索した。羊水と臍帯血IgE抗体は全例5μ/ml以下であったが,26組中羊水に17例、臍帯血13例に50.25μ/mlの範囲でIgE抗体を認めた。DP、卵白、牛乳、大豆に対する特異IgE抗体を測定したが,羊水,臍帯血中にはこれら抗原に対する特異IgE抗体は認められなかった。26組中母体血で1例,臍帯血で2例がDP特異IgG抗体が陰性であったが,残りは20175GRL/mlで認められた。しかし羊水中では全例陰性であった。OA特異IgG抗体は母体血,臍帯血では全例40110GRL/mlの範囲で陽性であった。しかし羊水中では26組中8例(30.8%)に認められ,両親のアレルギ-歴は8例中5例(62.5%)が陽性であった。OM特異IgG抗体は母体血では26例中16例(61.5%),臍帯血では26例中14例(53.8%)が陽性であった。しかし羊水中では全例40GRL/ml以下で陰性であった。羊水中にIgE抗体が低濃度であるが存在すること,またOA特異IgG抗体の存在も確認できたことは,胎児の消化管,皮膚に対するこれら抗体の受身感作の可能性も考えられ,これら胎児の出生後のアトピ-性皮膚炎,食物アレルギ-の発症の一因になると考えられる。胎児は胎児循環を通して羊水中で発育し羊水を嚏下しながら成長している。したがって胎児の皮膚、消化管および免疫系に対する羊水の影響は無視しえないと考えられる。アトピ-素因を有する胎児と素因をもたない胎児を対象として、羊水中のIgE抗体、ヤケヒヨウヒダニ(Dp)特異IgEとIgG抗体、さらに卵白,牛乳,オバルブミン(OA)とオボムコイド(OM)特異IgEとIgG抗体,本年度はさらにラクトグロブリン抗体(LG),ラクトアルブミン抗体(LA)カゼイン抗体についても検討した。羊水中と臍帶血中総IgE抗体は全例5u/ml以下であったが,26組中羊水に17例,脩帶血13例は50.25u/mlの範囲で総IgE抗体が認められた。特異IgE抗体(RAST)をDP,卵白,牛乳,大豆に対して測定したが羊水,脩帶血中には全例径陰性で認められなかった。DP事異IgG抗体は母体血の1例,臍帶皿で2例を除き26組中の残りは20175GRU/mlの範囲で認められたのにも抱らず,羊水中では全例陰性であり,食関抗原とは異なる感作経路,免疫応答を示唆した。
深層学習を用いたアクション指向物体認識

ロボットの動作を生成するためのゴールを設定するための技術として、深層学習を活用して推定した物体位置・姿勢認識技術を構築した。ARマーカを用いて半自動的に物体3次元姿勢をアノテーションする方法やStructure-from-motionを用いてほぼ自動的にラベル付けする技術を構築した。次に、深層学習を活用して推定した物体位置・姿勢情報をゴールとして、ロボットアームの把持動作を生成した。sawyerロボットアームとデプスセンサーを使用し、ソフトウェアにはROSを用い、CNNを用いた物体検出と3次元姿勢認識、3Dモデルマッチング、モーションプランニングと動作生成を行うシステムとして統合した。その結果、物体認識とpick-and-place動作を安定的に生成できるシステムとなり、棚への物体陳列作業を行うことができた。また、CNNを用いた物体認識器と環境の2Dマップをもちいた移動ロボットの移動軌道生成についての研究を行った。ロボットにはFetch移動マニピュレータを用い、物体認識器にはYOLOv3を用いた。その結果、シミュレータ(Gazebo)内だけでなく、実環境においても対象物の比較的近くまでロボットを移動させることが可能となった。さらに、2次元地図上の移動ロボットの軌道を学習するために機械学習に基づく軌道生成手法を構築した。スタートとゴールを地図上にランダム与えて、既存の軌道生成手法で軌道を生成することでデータセットを構築し、条件付オートエンコーダを用いて学習することで障害物を回避できる軌道を生成することができた。現在、3D auto encoderを用いて環境の障害物に関する視覚情報を情報圧縮し軌道生成学習モデルを組み合わせてロボットアームの3次元運動軌道の推定を行っている。深層学習を用いた物体認識機を用いて実ロボットでの動作生成が実現できた。また軌道生成のための学習モデルが構築できたため。深層学習を用いた物体認識技術、環境中の障害物認識技術、軌道生成学習モデルを統合し、移動ロボットやロボットアームの動作生成を行えるシステムを構築する。また、言語に基づいて受けた指示を元に、物を取りに行くなどのアクションが可能なロボットシステムの構築を目指す。今年度は、本研究課題である深層学習を用いたアクション指向物体認識を構築するための基礎として、移動ロボットおよびロボットアームの実験環境を整備し、深層学習に基づいてロボットを制御するための計算機環境とソフトウェア環境を整えた。具体的には、kinectなどのRGBDセンサを入力として導いた物体認識結果からロボットアクションを生成するために、ROSを用いたビジョン-アクションフレームワークを構築した。このフレームワークにリアルタイム物体検出器であるSingle shot multi-box detector (SSD)とYou only look once(Yolo)をのせロボットに実装した。これらの技術を用いることで移動ロボットによる物体探索やマニピュレーションロボットの把持動作などの自律的な制御が実現できる。ロボットアームによる把持動作を実現するための基礎として、CNNを用いた姿勢推定技術を提案した。ここでは、物体検出器を用いて物体領域を切り出した画像を入力として、CNNを用いて物体の姿勢を推定した。CNNのネットワーク層中に、行列を直交行列に近づける制約層を組み込み、3次元姿勢を回転行列(9パラメータ)として回帰した。回転行列として回帰することで、クォータニオンや回転ベクトルを推定する手法よりも姿勢推定精度を向上させた。また、CNNで推定した姿勢を探索の初期値としてポイントクラウドに対して物体3次元モデルの位置あわせを行うICPアルゴリズムを統合した。これらの認識結果を活用し、位置あわせした3次元モデルを把持の目標として、双腕ロボットを用いて把持動作を生成した。今年度は移動ロボットだけでなく、来年度行う予定であったロボットアームの把持動作生成を行うためのフレームワークを構築することができた。本年度行う予定であった移動ロボットの移動方向を提示する深層学習技術については、動作軌道生成のゴールとなる物体がどこにあるかを認識する物体検出技術をロボットに実装し、現在は時系列データを処理するRNNを物体検出器とどのように組み合わせればよいかということを研究中である。研究を遂行する順序は少し前後したが、おおむね順調に進展していると考えている。