hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元コンピュータグラフィックスによるスーパーリアリティシステムの試作研究

本研究のスーパーリアリティとは、人間の五感に疑似情報を与えることであたかも現実に存在している超現実感を生み出すことである。左右両目の視差を考慮した立体視画像を供給すれば、人間はその画像から自然に立体視が可能である。しかし、どの程度まで3次元画像から取り出した小領域2次元画像(テクスチャ)をCADデータにマッピングするれば良いの明確でなかった。本試験研究では、3次元物体の形状データの高速入力システムと3次元高精度画像生成を中心に3次元コンピュータグラフィックスを用いた超現実感環境を提供するシステムに関して研究を行なった。その結果、両眼の視差を考慮した画像を供給すれば、立体視が可能であり、3次元画像から取り出した小領域2次元画像(テクスチャ)をCADデータにマッピングする手法は高速化やリアリティ実現するための有効な手段であることを確認した。また、既存のコンピュータ表示技術と人間が持つ視覚システムを比較し、実画像からテクスチャを自動切り出しを行ない、自動マッピングする際の対象物の位置、視点角度の許容範囲が対象物により異なることが分った。このことは、より複雑な実画像からの自動テクスチャ切り出しとテクスチャマッピングの実用化への問題点である。次に、超現実感を実現させるため実映像と3次元画像の合成に関する試作システムの研究を行なった。人間の眼間距離と同じ距離の双眼カメラで撮影した実映像からオプティカルフローを計算し、実物体の位置情報を取り出す手法を提案した。このステレオ画像からの実物体の位置情報は、直方体などの比較的単純はオブジェクトではかなり精度よく認識でき、3次元画像との合成を自動化できる可能性を明らかにした。しかしながら、超現実感を実現させるためには、複雑は形状を持ったオブジェクトを認識が実用化への今後の研究課題である。本研究で提案した、3次元コンピュータグラフィックスによるスーパーリアリティシステム方式が、今後ますます重要となるマルチメディアで要求されるコンピュータグラフィックス技術分野に大いに役立つことを願っている。人間の知的活動を支援する高度知的情報処理に関する研究には、人間自身の感覚情報まで含めて柔軟に対応できる3次元コンピュータグラフィックス処理技術が必要である。本研究の目的は、3次元コンピュータグラフィックスを用いたスーパーリアリティシステムについて検討し、その入出力システムおよび3次元可視化システムを試作することである。先ず、視覚の脳内表現の仕組みを考察し、人間が自然だと感じる3次元高精密画像をコンピュータで造り出す3次元可視化コンピュータ検討した。その結果、CG画像と実画像の融合を可能にするシースルー型ヘッドマウントディスプレイを3次コンピュータグラフィックスの出力装置に用いれば超現実感のある立体視が可能であることを確認した。しかし、現実感とコンピュータ処理速度の関係から、現実感を追求するとリアルタイム性が急速に悪くなり、人間にとってリアリティが失われる問題が起こることが実験により明かになった。そこで、3次元物体の形状データに実画像テクスチャをマッピングすることにより高速3次元画像生成を行うことにより現実感環境をリアルタイム処理のもとで実現するシステムについて実験を行った。現在、実画像からテクスチャを切り出し3次元物体に形状データにマッピングする作業は、人間が行っており非常に時間がかかっている。本試験研究では、自動的に実画像から形状認識を行い、対応するテクスチャを切り出しマッピングする手法を提案し、試作実験を行いその有用性を確認した。しかし、超現実感を追求するには3次元画像データの高率の良い入力システムに必要な3次元形状計測法の実用化が今後の問題である。本研究のスーパーリアリティとは、人間の五感に疑似情報を与えることであたかも実現に存在している超現実感を生み出すことである。左右両目の視差を考慮した立体視を考慮した立体画像を供給すれば、人間はその画像から自然立体視が可能である。しかし、どの程度まで_

3次元画像から取り出した小領域_2次元画像(テクスチャ)を_<CAD>データにマッピングするれば良いの明らでなかった。本試験研究では、_3次元物体の形状データの高速入力システムと_3次元高精度画像生成を中心に_3次元コンピュータグラフィックスを用いた超現実感環境を提供するシステムに関して研究を行なった。その結果、両眼の視差を考慮した画像を供給すれば、立体視が可能であり、_3次元画像から取り出した小領域_2次元画像(テクスチャ)を_<CAD>データにマッピングする手法は高速化やリアリティ実現するための有効な手段であることを確認した。また、既存のコンピュータ表示技術と人間が持つ視覚システムを比較し、実画像からテクスチャを自動切り出しを行ない、自動マッピングする際の対象物の位置、視点角度の許容範囲が対象物により異なることが分った。このことは、より複雑な実画像からの自動テクスチャ切り出しとテクスチャマッピングの実用化への問題点である。次に、超実現感を実現させるため実映像と_3次元画像の合成に関する試作システムの研究を行なった。人間の眼間距離と同じ距離の双眼カメラで撮影した実映像からオプティカルフローを計算し、実物体の位置情報を取り出す手法を提案した。このステレオ画像からの実物体の位置情報は、直方体などの比較的単純はオブジェクトではかなり精度よく確認でき、_3次元画像との合成を自動化できる可能性を明らかにした。しかしながら、超現実感を実現させるためには、複雑は形状を持ったオブジェクトを認識が実用化への今後の研究課題である。
血液線維素溶解系因子による虚血再灌流障害の制御機構の解明と臨床応用に向けて

初年度の研究計画として、代表者らは、肝切除術を想定した肝虚血再灌流を誘導するマウスモデルの作製を計画し、各種線溶系の阻害剤をモデルマウスに投与する実験を予定した。実験では、各種サイトカイン、プロテアーゼの測定を行い、線溶系の阻害剤を投与することで、サイトカインの抑制やプロテアーゼの活性低下、それによる肝再灌流障害の予防を期待していた。しかし、現在は動物実験計画書の修正を行っているため、動物実験ができず研究が滞っている。動物実験計画書の許可がおり次第、研究を遂行する予定である。初年度の研究計画として、代表者らは、肝切除術を想定した肝虚血再灌流を誘導するマウスモデルの作製を計画し、各種サイトカイン、プロテアーゼの測定を行い、線溶系の阻害剤を投与することで、サイトカインの抑制やプロテアーゼの活性低下、それによる肝再灌流障害の予防を期待していた。しかし、動物実験計画書の審査が遅れており、動物実験ができず進捗が遅れている状況である。まずは肝虚血再灌流障害のモデルマウスを作成する。そして、マウスモデルが作成されたならば、まずこのモデルにおいてplasminやMMP-9の産生および活性化を確認する。そして、さらにトリガーとして血清中でuPAやtPAの増加を認めることを明らかにすることで、線維素溶解系とMMPとの関連が明らかになると考えられ、まずは上記を今後の課題としたい。また、実験が遅れているため、外部委託できる部分に関しては、外部委託を行い、これまで遅れを取り戻すよう手配する。研究計画書の作成のみで終わってしまい、研究が実施出来なかった。今後の使用計画に関しては、マウス実験が始まることによって、本研究で使用予定の実験用マウスを購入する。そして、実験の遂行が始まることによって、ELISA測定、ウェスタンブロット解析、遺伝子解析が始める。それにより、化学物質をはじめ、各種抗体、外注検査などに使用する予定である。
磁場駆動アクチュエートワイヤーの開発と効率的な歯の移動への応用に関する研究

矯正歯科治療における歯の移動は、負荷した矯正力に歯周組織が反応し、圧迫側の破骨細胞による歯槽骨の吸収と牽引側の骨芽細胞による新生骨の形成により生じる。そのため、矯正歯科治療には長期間を要することが多く、疼痛などによる精神的負担も大きいのが現状である。このように、歯周組織リモデリングの促進による歯の移動速度増加(治療短期化)および歯根吸収や歯の移動時に生じる疼痛などの為害作用の軽減は、矯正歯科臨床の大きなテーマである。そこで本研究では、近年、骨折の治療など整形外科領域でその有用性が報告されている超音波などの振動刺激に着目し、矯正用ワイヤーそのものが振動力を発生することを可能とした、生体安全性の高い新しい磁場駆動アクチュエートワイヤーを開発する。次に、動物実験により、新しいワイヤーを利用した矯正学的歯の移動を行い、歯の移動速度および組織為害作用について検討を行う。新ワイヤーの臨床的有用性を十分検討した上で、安全で効率的な矯正歯科治療の実現へ向け、その臨床応用を目指すことを目的とした。平成18年度には、生体用形状記憶合金としての可能性のあるTi-Nb-A1系形状記憶合金にSiを微量添加することにより、さらに特性向上に関する検討を行い、実用化に耐えうる新合金が完成した。次に、Co基磁性形状記憶合金の開発を行い、これをマイクローナノレベルで粉末化し、延性の良いポリマーと複合化した。平成19年度には、前年度までに完成したCo基磁性形状記憶合金をTi-Nb-A1系形状記憶合金を組み合わせたワイヤーを用いてスプリングを作製し、ラット上顎に装着し、第一臼歯の舌側移動を試みた。毎日一定時間、磁場印加することでワイヤーに振動力が発生し、振動刺激により歯の移動が促進される傾向が認められた。併せて、振動刺激を加えた歯の移動が周囲組織に与える影響について、実体顕微鏡を用いて検討した。このため、歯周組織リモデリングの促進による歯の移動速度増加(治療短期化)および歯根吸収や歯の移動時に生じる疼痛などの為害作用の軽減は、矯正歯科臨床の大きなテーマである。新ワイヤーの臨床的有用性を十分検討した上で、安全で効率的な矯正歯科治療の実現へ向け、その臨床応用を日指すことを目的とする。本年度の研究として、生体用形状記憶合金としての可能性のあるTi-Mo-X系およびTi-Nb-X系にわたる広範囲の組成の中から特に優秀な機械的特性が獲得されているTi-Nb-Al系形状記憶合金にSiを微量添加することにより、さらに特性向上に関する検討を行い、実用化に耐えうる特性を持った新合金が完成した。次に、Co基磁性形状記憶合金の開発を行い、これをマイクロ-ナノレベルで粉末化し、延性の良いポリマーと複合化した。

そのため、矯正歯科治療には長期間を要することが多く、疼痛などによる精神的負担も大きいのが現状である。このため、歯周組織リモデリングの促進による歯の移動速度増加(治療短期化)および歯根吸収や歯の移動時に生じる疼痛などの為害作用の軽減は、矯正歯科臨床の大きなテーマである。そこで本研究では、近年、骨折の治療など整形外科領域でその有用性が報告されている超音波などの振動刺激に着目し、矯正用ワイヤーそのものが振動力を発生することを可能とした、生体安全性の高い新しい磁場駆動アクチュエートワイヤーを開発する。次に、動物実験により、新しいワイヤーを利用した矯正学的歯の移動を行い、歯の移動速度および組織為害作用について検討を行う。新ワイヤーの臨床的有用性を十分検討した上で、安全で効率的な矯正歯科治療の実現へ向け、その臨床応用を目指すことを目的とした。本年度(平成19年度)には、前年度までに完成したCo基磁性形状記憶合金とTi-Nb-Al系形状記憶合金を組み合わせたワイヤーを用いてスプリシグを作製し、ラット上顎に装着し、第一臼歯の舌側移動を試みた。毎日一定時間、磁揚印加することでワイヤーに振動力が発生し、振動刺激により歯の移動が促進される傾向が認められた。併せて、振動刺激を加えた歯の移動が周囲組織に与える影響について、実体顕微鏡を用いて検討した。
逆形不偏ゲームの分類と戦略の研究

当初,種数によるゲーム局面の分類を試みていたが,逆形商を用いた新しい分類法に遭遇し,その調査を行なった。新しい分類法は,実際に生じうるゲーム局面に局所化して,逆形商と呼ぶ2分モノイドの構造を調べるものであるが,それが既知のものを含めた多くのゲームの解析に有効であることを確認した。逆形商には,生成元と等号関係による表現より,核を中心にした表現の法が簡潔になり,代数構造全体の把握も容易になることに気づき,典型的な逆形商の多くに対して表現を具体的に与えた。しかし,不偏ゲームには逆形商をもってしても,構造の把握が難しいものが多数あり,簡潔に構造が記述できるものは,まだ限られている。最終的には逆形不偏ゲームの戦略がテーマであるが,主に直和の観点からゲームの同値性を調べて行くことが,既にこの種の戦略分析の基本的な手法となっている。研究は,この手法により既知となっている事実を確認し,さらに個々の局面の調査により,これらの知見を増やすことを当面の目標としてスタートした。順形不偏ゲームの場合,同値なゲームは同じGrundy値を持ち,しかも直和ゲームのGrundy値は要素ゲームのGrundy値の排他的論理和になることが分かっているので,ゲームの各局面を調べることにより,ゲーム戦略に関するほとんど全ての情報が得られる。逆形ゲームについてもGrundy値は定義でき,それは個々の局面での戦略についての情報を与えてくれるが,直和ゲームのGrundy値は,要素ゲームのGrundy値から決まるわけではない。したがって,一般の逆形ゲームについてはGrundy値を求めるだけでは戦略を考える上で不十分である。ゲーム局面には,(Grundy値を拡張して)種数を定義される。種数を求めることができれば,より多くの戦略情報を得ることができ,実際,ある種のゲーム局面族は,比較的容易に種数を求めることができる。特に「従順な」ゲームは限られた形の種数しか持たない。中でも「遺伝的に従順な」ゲームは,「平坦な」ゲームと全く同じであることが分かった。より複雑な戦略を持つゲームとしては,「半従順」,「馴化可能」,「restive」,「restless」などがあるが,これらに分類可能な局面にどういうものがあるかも多少分かってきた。逆形不偏ゲームの戦略がテーマであるが,調査を進めているうちに,この分野においては,近年,T.M.Plambeckの先駆的研究に基づいて,大きな進展が見られていること明らかになった。特にPlambeck自身や,A.N.Siegelらが,このアイディアに基づいて不偏ゲームの新たな分類に着手しており,それはきわめて有望な方向であると確信される。例えば,前前年度までに我々が得たゲームの平坦性と馴致性に関する成果が2006年に公表されたが,このPlambeckやSiegelらの新たな枠組みの中で捉えると,平坦性・馴致性もきわめて平明な意味を持つことが明らかである。成果が得られてから公表されるまでに時差を考慮に入れても,我々が最近までこの成果について無知であったことは,研究者として不明を恥じるしかないが,ともかく本研究の方向も,この新しい成果を踏まえた上で軌道修正を余儀なくされている。従来の逆形ゲームの戦略研究は,順形ゲームの分類や戦略で重要な役割を果たしているGrundy値に相当するものを,逆形ゲームにも導入することで発展してきており,馴致性なども逆形Grundy値やその拡張であるジーナスの分析から得られた概念である。Siegelらは,逆形商という特殊なモノイドとその上の準同型写像によって,逆形ゲームの分類と戦略研究を行なうことを手がけており,Grundy値の分析に比べずっと平明で,数学的にも美しくて扱いやすいものになった。この理論によれば,逆形ゲームのクラスの馴致性は,その逆形商が逆形ニムのある部分クラスと同型になるという形で定義される。もっと手強いクラスを分類するにしても,逆形Grundy値やジーナスによるよりも,平明な見通しのより分類が可能であり,それに伴い戦略研究も見通しのよいものになる。正規形ルールの下では,不偏ゲームの族はとその直和に関して群をなすが,逆形ルールによる場合は,一般には非常に複雑な構造を持つことがConwayの研究から予想されていた。しかし,2004年に,不偏ゲームのあらゆる局面を含む族を扱うのではなく,考えているゲームに実際に生じうる局面のみに「局所化」したゲームの族を扱うことで,逆形ルールの下での不偏ゲームの直和が著しく簡単になるというアイディアがPlambeckによりもたらされた。全局面の族ではなく,直和について閉じたある部分族に制限することで,その族が比較的簡単な構造を持つ可換モノイドを構成することがしばしばある。

さらに,ある場合には可換モノイドは有限になり,その場合は位数があまり大きくなければ実際に必勝法を計算することも可能である。可換モノイドの位数が無限の場合でも,次第に拡大していく有限可換モノイドの極限となることもあり,この場合もあまり複雑な局面でなければ必勝法を計算することができる。可換モノイドの要素は,大きく2つに分類され,一方は後手必勝局面,他方は先手必勝局面からなるが,比較的簡単なゲームはこの後手必勝局面を表す可換モノイドの要素があまり多くない。特にConwayがtameと呼び,山崎がflatと呼んだ族では,後手必勝の要素が2つしかないという特徴を持つ。この後手必勝要素が2つだけという族には,tame以外にもrestiveと呼ばれる族があるが,それ以外の族は後手必勝要素を3つ以上持つことが分かった。このように後手必勝要素の数や構造は,ゲームの分類や必勝戦略と密接な関係があるので,具体的ないくつかのゲームの族について,それがなす可換モノイドの構造を調べている。逆形の不偏ゲームの解析が,正規形の不偏ゲームに比べで困難なのは,逆形ゲームの全体とその直和が,正規形ゲームのような可換群をなさず,代数系としてみた場合に,きわめて込み入った構造を作るからであった。PlambeckやSiegelらは,不偏ゲームのあらゆる局面を扱うのではなく,実際にゲームに生じうる局面を中心に「局所化」したゲーム族に制限した構造に着目することで,そのゲーム族が特殊な2分モノイドをなすことに着目して,その代数構造を逆形商と呼んだ。逆形商による分類は,従来はtameと呼ばれていたゲーム局面族の簡潔な特徴づけに成功し,さらにrestiveと呼ばれるより広い局面族をうまく分離した。この逆形商による分類が,より複雑な逆形不偏ゲームの局面の分類と必勝戦略の研究に,どのように寄与しうるかさらなる見通しを得ようというのが,本研究の目的である。周期性定理を利用した計算機実験により,octalゲームと呼ばれるゲーム族の多くが有限の逆形商を持つことが分かり,その構造を調べられる。実際,個々のoctalゲームの多くに関しては必勝戦略が得られている。しかしながら,例えばrestiveと分類されるゲーム局面の族はその逆形商の中に後手必勝の要素が2つしかないことで特徴付けられ必勝戦略も簡潔に記述されるが,より複雑なゲームに対しては,逆形商を用いてもこのような簡潔な特徴づけはまだ見出されていず,現段階では必勝戦略はかなり複雑な表の形で提示せざるを得ない。
人工生態系エントロピー収支測定チャンバーの製作

地表を覆う様々な生態系の解析には、熱収支(熱力学第一法則)は強力な武器であった。しかし、熱力学のもう1つの法則である第二法則は、長い間無視され続けてきたといっても過言ではない。本研究では、第二法則の観点から生態系を把握する第一歩として、境界をはっきりと定義でき、必要な測定の容易なチャンバー内生態系のエントロピー生成速度を測定するためのシステム(ENTRONと命名)構築を目的とした。ENTRONで得られた結果は、実際の生態系解析の基礎となる知見を提供するものと思われる。ENTRONは、オープンチャンバー(空気の流入・流出がある)で、空気流入・流出に伴うエントロピーの流入・流出、光や熱伝達に伴うエントロピーの流入・流出などを測定して、エントロピー収支から、チャンバー内で生成したエントロピー量を測定するものである。エントロピー量は、誤差を含む諸測定値から算出されるものであるから、算出されたエントロピー生成量は各測定誤差の集積されたものとなる。試作したENTRONに改良を繰り返し、誤差を5%まで低減でき、十分な精度でエントロピー生成量を算定できるものとなった。諸実験の結果、生態系のエントロピー生成量には蒸発散が重要な因子として関与することなどの貴重な知見が得られた。これらの知見をもとに、実際の生態系でのエントロピー生成量の算定も行い、実際の生態系では、上向きの長波放射もエントロピー生成(あるいは、生成したエントロピーの廃棄)に大きな役割を演じていることが判明した。初年度は、生態系エントロピー収支測定用の試作チャンバーを製作し、その性能試験を目的とした。ただし、発注した試作チャンバーの完成が年度末近くだったので、性能試験までは行う時間的余裕はなかった。試作したチャンバーの概要は次のようである。1.光源には赤と青のLEDを用いた。これは、LEDの発光スペクトルが単純なため、光によってチャンバー内に入るエントロピーの算定が他の光源と比較して容易になるためである。2.チャンバーの入口と出口では流量・温湿度・二酸化炭素濃度を計測する。これは、顕熱、潜熱によるエントロピーの出入りおよび二酸化炭素によるエントロピーの出入りを算定するためである。3.チャンバー内の温度は10点くらい計測できるように熱伝対を配置できるようにした。これは、チャンバー内の顕熱によるエントロピー増減を算定するためである。4.チャンバー内壁はすべて(光源部を除く)反射板とした。これは、光が内壁で顕熱化してエントロピーが生成されることの影響をできるだけ少なくするためである。5.実験が開始すると、チャンバーをあけて内部を観察できなくなるので、チャンバー内にCCDカメラを設置し、チャンバーの開閉をせずに内部観察できるようにした。6.の成長をモニターするために、電子秤を設置し、生態系の重量変化を記録できるようにした。7.データはすべて集録装置に集め、あとで解析できるようにした。昨年度製作した生態系エントロピー収支測定用チャンバーの性能試験を行い、改良点を見いだして、改良することを目的とした。昨年度製作したチャンバーでは外気を取り入れる方式であったが、それでは、実験の再現性に問題があった。そこで、空気導入部に二酸化炭素濃度、気温、湿度を正確に制御するユニットを付加し、実験の再現性を高めることを目指した。また、湿度の正確な測定など、部分的に不十分であった測器の改良を行った。そのような改良後、再度、性能試験を行い、次の諸点が明らかとなった。1.空気導入部の二酸化炭素濃度、気温、湿度の制御は正確であったが、制御ユニットとチャンバーとが離れていたため、その間を通過する間に気温の変動があり、改良の余地があった。

2.空のチャンバーでのエントロピー生成速度を計測した結果、絶対値の最大で0.2KJK^<-1>h^<-1>程度の値となったのに対し、生態系(養液栽培した植物)を入れた場合のエントロピー生成速度は4-5KJK^<-1>h^<-1>の値となった。気温制御した空気を導入していること、また、明期には照明していることから、チャンバーが空であっても、理論上、エントロピー生成速度はゼロにはならない。しかし、空のチャンバーでのエントロピー生成速度が負の値を示すこともあったので、上記の0.2KJK^<-1>h^<-1>という値が、製作したチャンバーの誤差の最大値と見積もられた。生態系を入れた場合のエントロピー生成速度は、その値の20倍以上の値であったので、十分な精度が得られたと考えられる。3.生態系を入れた場合のエントロピー生成の内容を詳細に計測した結果、蒸散が大きな役割を担っていることが明らかとなった。昨年度の結果から以下のことが分かっていた。生態系エントロピー収支測定チャンバー(ENTRONと命名:以下ENTRON)は、生態系で生成されるエントロピーを誤差約0.2kJK^<-1>h^<-1>で測定でき、生態系での生成量のオーダーより一桁小さく、ENTRONによって生態系エントロピー生成速度の測定が可能であった。しかしながら、二酸化炭素濃度、気温、湿度の制御装置からENTRONへの空気の導入方法に問題があったため、ENTRONに導入される空気の気温が外気温の影響を強く受けたこと、また、その結果ENTRON内でのエントロピー生成も、ENTRONの内から外への熱流に伴うエントロピーの流れに大きな影響を受けたことが改良点として指摘できた。したがって、本年度は、ENTRONへ導入する空気の温度が外気の影響を受けないように装置を改善し、ENTRONの性能評価を行った。性能評価のために二酸化炭素濃度の違いによるエントロピー生成量の違いを測定する実験を行った。その結果、次のことがわかった。1.ENTRONおよび空気制御部を大きな恒温チャンバーにいれ、空気制御部の気温の設定温度と恒温チャンバーの設定温度を同じにすることで、上記の問題を解決した。改良した結果、ENTRONの誤差は0.1kJK^<-1>h^<-1>以下となった。また、ENTRON内から外への熱流も無視できるオーダーとなり、その熱流にともなうエントロピーも無視できた。2.二酸化炭素濃度を400PPmから800PPmまで、上げると生態系のエントロピー生成量は減少した。昨年度までに、ENTRONの測定誤差は0.1kJK^<-1>h^<-1>までに低減でき、植物を内部に入れた場合の測定値より、その誤差は1割以下に抑えられること、すなわち、ENTRONにより有意な生態系でのエントロピー測定値を得られることが判明している。最終年度は、様々な環境条件を創出して生態系のエントロピー生成量を計ると同時に、測定誤差を低減する可能性を探った。また、ENTRONにより明らかとなった、生態系のエントロピー生成量の特徴に関する知見を、実際の生態系へ応用したとき、実際の生態系でのエントロピー生成がどのような特徴を持つかが明らかとなるはずである。最終年度のまとめの一環として、今までの知見に基づく実際の生態系のエントロピー生成量の解析も行った。得られた知見は次のようである。1.誤差を含まない測定はありえない。
児童・生徒の日常生活における省資源・省エネルギ-行動を推進する家庭科教材の開発

大量消費、使い捨て傾向が強かった社会も、石油危機を契機に物を大切に使い、有効に活用する方向に変化しており、家庭生活においても省資源・省エネルギ-活動を積極的に推進する必要がある。本研究では、生徒の日常生活における身近な省資源・省エネルギ-活動として、「空缶、空びん回収への協力」、「節電(使っていない部屋の明りをこまめに消す)」、「節水(歯を磨くとき、蛇口を開いたままにしない)」、「ノ-トの再使用(半分くらい未使用のノ-トを捨てずに使う)」を取りあげ、中学生を対象にこれらの実行の程度を調査した。その結果、節電がもっともよく実行されており、空缶、空びん回収への協力と節水については、約半数の者が実行しており、ノ-トの再使用に対しては、いつもしているからしていない者まで多様であることがわかった。こららの実態を資料として用い、生徒の日常生活における省資源・省エネルギ-活動の推進を図る教材を開発した。この教材では、省資源・省エネルギ-を身近な問題として捉えさせるために、生徒個々人の日常生活の上記諸活動の実際との関連で学習できるコンピュ-タを使用して提示できるものとした。作成した教材のなかで、節水の例では、3分間歯を磨く間に蛇口を開いたままにしておくと、的36Lの水が無駄になり、この対象者がこの無駄を続けると、1年間あるいは一生(寿命を80歳と想定)の間に無駄にする水の量がどれくらいになるかが視覚的にわかるように、霞が関ビルや東京ド-ムの何杯分に相当するかを計算して提示した。また、この節水を県下(徳島)の全中学生、日本のすべての人が行わないとき、それぞれどのくらいの水が無駄になるかを計算して提示できるようにもした。さらに、この水の量を、地球が保有し、人間が利用できる水の量と比較して示し、日常生活を起点として、水を大切に使用しなければならないことが容易に理解できる家庭科教材を開発した。
サービス・ラーニングを通した持続的な大学教養教育改革と地域発展のモデル構築

サービス・ラーニング(SL)については、SLの受入れ側の地域社会の人々と大学が協働で作成した評価基準が、学生の活動・学びの質の向上に貢献していることが明らかになった。SL終了後に自主的に地域とのかかわりを継続している学生については、現地での活動や出会う人々・子供たち、一緒に参加した学生・教職員等とのふれあいの中で、嬉しさ・楽しさ・参加感・居心地・自己の成長等を感じ、再会や恩返しを求めていることがわかった。また、学生のアイデンティティ形成に対して、プログラムでの経験が大学生活の過ごし方を決定したり、ゼミ決定・進路・就職の決め手となったり、人間性の涵養に深く関係したりする様子が見られた。今年度は、サービスラーニングの質の向上を目的とした評価基準の試行的開発を行い、その意義についての検討を行うことができた。サービスラーニングの持続的な発展にかかる課題として、学生の現地での活動の質が向上することが挙げられる。その「質」には、大学が求める基準と、サービスラーニングの受け入れ側である地域社会が求める基準の両方が反映される必要がある。そこで、今年度は、サービスラーニングの受け入れ側である地域社会の人々への調査を実施し、地域社会の人々が求める基準を反映させたルーブリックを試行的に開発した。そして、サービスラーニングの場において、学生に提示し、現地での活動を展開してもらった。その後、活動の質の向上にかかる自己評価とルーブリックの貢献度を調査したところ、ルーブリックが有意義に作用していたことが判明した。ただ、評価基準のあいまいさ、提示時期等、問題も指摘された。次年度は、これらの問題を解決するための継続的な調査を行う必要がある。また、サービスラーニングを通した、地域社会のニーズ自体の開発、授業終了後の学生の自主的・持続的な地域とのかかわり、自身の存在意義やアイデンティティの形成等の課題については、いくつか参与観察でうかがうことができたが、実証的な分析を行うには至っていない。次年度は、これらの課題についての調査・分析をさらに進める必要がある。平成27年度は、サービスラーニングの質の向上を図るため、受け入れ側の地域社会の方々を対象にしたアンケート調査および聞き取り調査を実施した。ここで得られたデータをもとに、昨年度作成した評価基準を改訂したり、新たに作成したりして、多様なサービスラーニングプログラムに対応した評価基準を作成した。平成28年度のプログラムに活用する予定である。また、聞き取り調査をとおして、サービスラーニングを通した、地域社会のニーズ自体の開発や、授業終了後の学生の自主的・持続的な地域とのかかわりの創出について明らかになってきた。後者については、平成27年度の学会で発表をおこなった。平成28年度は、上記の改訂版の評価基準の効果を検証するとともに、地域社会のニーズ自体の開発や、授業終了後の学生の自主的・持続的な地域とのかかわりの創出についてさらなる調査を行う。さらには、都市部でのサービスラーニングの調査も実施する。本研究で挙げている4つの課題に対して、およそ順調に研究が進められていると考える。平成28年度に実施するさらなる調査や都市部でのサービスラーニングとの比較等の基盤が形成されたと考える。一方で、多様なサービスラーニング・プログラムを追うため、実地調査の日が確保しづらく、日程調整の工夫が必要であった。今年度は、主に、サービスラーニング科目において、授業期間終了後に自主的に地域とのかかわりを継続している現象が起きており、その要因について分析を行なった。具体的には、授業期間終了後に自主的・継続的に地域とのかかわりを行なっている学生を対象に、インタビュー調査を実施した。その結果、授業終了後、学生が自主的・継続的に地域にかかわった要因として、「授業期間中の要素」、「授業後の要素」があることがわかった。そして、各要素の主な内容として、「現地での活動」「現地の新たな側面」「現地の大人」「現地の子ども」「同じプログラムに参加した学生」「プログラムに同行した教職員や学生サポーター」があることがわかった。さらには、そこでの学生の認識として、「嬉しい・楽しい」「参加感・居心地」「会いたい」「恩返しがしたい」「自身の成長につながる」というものがあることがわかった。サービスラーニング受講学生や学生の受け入れ先である地域社会の方々との関係性を良好に構築できたこともあり、貴重な声をインタビューによって聞くことができたため。今年度は、サービスラーニング・プログラム受講終了後(卒業時まで)に、学生が自身の存在意義やアイデンティティの形成を行い、その後の大学での学習目標・内容・方法等の再構築を行っている事例を探し、その過程と要因を明らかにしようとした。その一環として、地方都市の大学生が山村部にて活動するサービスラーニング・プログラムについて、参加学生自身の存在意義やアイデンティティの形成に対して、サービスラーニング・プログラムでの経験がどのように関係したのかについてインタビュー調査を実施した。とりわけ、授業終了後に自主的・継続的に地域社会とかかわっていた学生にとって、プログラムでの経験が大学生活の過ごし方を決定したり、ゼミ決定・進路・就職の決め手となったり、人間性の涵養に深く関係したりする様子が見られた。また、専門職養成系のコースに所属する学生にとって、自身の専門とは異なる学びをサービスラーニングにより蓄積したことが、専門教育だけでは得られない貴重な学びにつながったこと、将来、専門職に就くにあたり必ず大切な経験として活きると感じていること等が明らかになった。また、昨年度に引き続き、首都圏の大学でのサービスラーニングを実施した。プログラム参加者には昨年度のリピーターも多く、本プログラムがインパクトのあるものとなっていたことがあらためてわかった。

そして、受け入れ側の地域住民に聞き取り調査を実施したところ、地域側にとっても、首都圏から大学生が来ることで、地元の子供たちの新たな姿を見られたり、自分たちと子供たちとの新しいかかわりを作り出せたりして有意義であることがわかった。サービス・ラーニング(SL)については、SLの受入れ側の地域社会の人々と大学が協働で作成した評価基準が、学生の活動・学びの質の向上に貢献していることが明らかになった。SL終了後に自主的に地域とのかかわりを継続している学生については、現地での活動や出会う人々・子供たち、一緒に参加した学生・教職員等とのふれあいの中で、嬉しさ・楽しさ・参加感・居心地・自己の成長等を感じ、再会や恩返しを求めていることがわかった。また、学生のアイデンティティ形成に対して、プログラムでの経験が大学生活の過ごし方を決定したり、ゼミ決定・進路・就職の決め手となったり、人間性の涵養に深く関係したりする様子が見られた。本研究で挙げている4つの課題に対して、およその見通しが持てるほどのプレ調査が進んだと考える。文献による調査も進んでおり、次年度の研究の基盤が形成されたと考える。一方で、支給額の多少の減額、研究代表者の所属先の異動等の事情により、国内のフィールドワークにかかる予算の運営が厳しくなったため、海外調査を控えた。代替案として、積極的に海外の文献やウェブサイトで情報を収集したが、次年度はかかる諸団体への聞き取り調査を、メール等のICTを駆使することで、対応したいと考えている。基本的には研究は計画通りに進んでいるため、今後も計画にそって研究を展開していく予定である。一方で、本研究は、参加観察やインタビュー調査を行うため、地域社会の方々との信頼関係が何よりも大切となる。多数・多様なサービスラーニング・プログラムを追うため、実地調査の日が確保しづらく、日程調整の工夫がいっそう必要となるが、地域社会の方々との信頼関係を大切に、迅速かつ丁寧な対応を進めていく所存である。これまでの質問紙やインタビューにより得られたデータを、より綿密に分析し、理論化を図る。同時に、必要な情報をさらに得るため、現地に足を運ぶ。教育方法学、教育工学基本的には研究は計画通りに進んでいるため、今後も計画にそって研究を展開していく予定である。研究の課題である、現地での活動の質の向上にかかる評価基準の精緻化についての継続的な調査、サービスラーニングを通した、地域社会のニーズ自体の開発、授業終了後の学生の自主的・持続的な地域とのかかわり、自身の存在意義やアイデンティティの形成等について、今後、さらに調査・分析を重ねる予定である。一方で、研究代表者の所属異動により、当初の計画に比べ、国内のフィールドワークにかかる調査費が嵩むため、海外調査費を充てる、ICTを活用する等の工夫を行いながら、研究を滞りなく進めたいと考える。
影情報を利用して柔軟な線状物の3次元位置を計測する視覚システムの試作

本研究では、電気製品等の配線・ハンダ付け作業の自動化のため、線状物を検出し、その位置決めをする視覚システムを試作する。線状物はその形状が変化するため、ロボットの手でその先端をつかむためには、その3次元的な位置決めを行う必要がある。このため、本研究では研究担当者らの開発した影の情報を有効に利用する方法により、線の先端の3次元位置を精度よく計測する。昨年度は以上の理論をマイクロコンピュータPC-9801で実現し、その精度、処理速度等の検討を行った。本年度は、さらに実用的な処理速度を実現するため、画像処理用プロセッサTOSPIX-【II】上で以上の原理を実現した。また視覚システムとマニピュレータを結合し、種々の対象について、視覚情報を用いて線の先端をつかむ実験を行った。(1)画像処理アルゴリズムの画像処理用プロセッサによる実現:本手法では、あまり複雑な画像処理を必要としないため、マイクロコンピュータを用いてもそれ程処理時間はかからない。しかし、画像処理用に設計されたプロセッサを用いると、さらに高速化され実用的な処理速度になることが期待できる。これを確認するためTOSPIX-【II】上で画像処理のアルゴリズムを実行した。その結果、画像の入力から線の先端を検出するまでの時間は0.40秒であることが分かった。マイクロコンピュータを使用するのと比較すると40倍以上の高速化で十分実用的な速度である。(2)ハンドアイシステムの作成と総合実験:以上の視覚システムをマニピュレータと結合し、視覚情報を用いて線の先端をつかむ実験を種々の対象についてくり返し行った。その結果、本手法を用いた視覚システムの精度は、線をつかむには十分であることが分かった。
アルツハイマー病治療薬創製を志向した新規天然物リガンド生物合成システムの確立

アルツハイマー病は原因不明の疾病で完治が不可能であるため、症状の進行を遅らせるための薬の開発が数多く行われており、複数のアルカロイドの有効性が報告されている。本研究では、ヒガンバナアルカロイドとキノリチジンアルカロイドに注目し、効果的なアルツハイマー病治療薬を創り出す基盤として、キノリチジンアルカロイド生合成遺伝子を過剰発現した毛状根培養系を確立し、さらに、ヒガンバナ科植物の球根りん片からアルカロイド生産植物内生菌を単離することができた。ヒガンバナ科に属するGalanthus elwesiiの無菌植物体の小球及び根より誘導したカルスを切り出し、Agrobacterium rhizogenes懸濁液に浸けて超音波処理を行った。そして、A. rhizogenes懸濁液を湿らせたろ紙の上にカルスを置き、5分間真空処理を行った後、共存用固形培地(1/2MS、3%ショ糖、200 μMアセトシリンゴン、0.3%ゲルライト、pH 5.7)に置床し、25°C、暗所下で3日間共存培養を行った。次に、共存培養を行ったカルスを除菌用固形培地(1/2MS、3%ショ糖、200 mg/lクラフォラン、200 μMアセトシリンゴン、0.3%ゲルライト、pH 5.7)に移し、25°C、暗所下で6週間以上培養して除菌を行った。最後に、カルスから再生した小球を継代用固形培地(MS、3%ショ糖、10 μM NAA、0.5 μMカイネチン、0.2%ゲルライト、pH 5.7)に移して培養を行った結果、再生植物体を得ることができた。再生植物体の根からゲノムDNAを抽出し、PCR法を用いてA. rhizogenes由来のrol遺伝子の有無を調べることにより、再生植物体が形質転換体であることを確認できた。ヒガンバナ科に属するNarcissus bulbocodiumにおいて、GalanthamineやLycorineを蓄積する無菌植物体の根と、これらアルカロイドをほとんど含まないカルスの間で、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqデータに基づく遺伝子発現変動解析を行ったところ、根で優位に発現する遺伝子としてヒガンバナアルカロイド生合成の上流に関与するTyrosine decarboxylaseを抽出することができた。形質転換体の培養については順調に進んでいるが、LC-MSを用いたヒガンバナアルカロイドの定量方法の確立が出来ておらず、分析条件及び解析方法の検討に多くの時間を要してしまった。ただ、次年度に行う予定であった次世代シークエンサーを用いた発現遺伝子の網羅的解析によるヒガンバナアルカロイド生合成関連候補遺伝子の選抜を前倒しで進行させたため、研究の遅れは挽回可能であると考えている。本研究課題の昨年度までの成果として、ヒガンバナ科植物について毛状根誘導方法の確立に成功しているが、ヒガンバナ科植物の毛状根は誘導効率が低く、生長が極めて遅いため、アルカロイド生物合成システムとしては最良と言い難い点が問題であった。そこで本年度、毛状根等の植物細胞系に代わる新たなアルカロイド生物合成システムとして、ヒガンバナアルカロイド生産植物内生菌の探索を行った。Narcissus bulbocodiumの球根りん片を中性洗剤希釈液にて洗浄後、70%エタノールで1分間、5%次亜塩素酸ナトリウム水溶液で5分間、さらに70%エタノールで30秒間の順序で殺菌処理を行った。殺菌したりん片から1cm四方の切片を得て、水ゲルライト培地(1.5%ゲルライト)に置床し、30°C、暗所下で培養した。その結果、約40日後に1切片から菌体を分離させることができた。得られた菌体を、クロラムフェニコール含有ポテトデキストロース寒天培地に移植し、30°C、暗所下にて継代培養を行なった。次に、菌体をポテトデキストロース液体培地に移植し、28°C、200rpmで4日間振盪培養した後、菌体のみを収穫し、70%エタノールを用いて成分抽出を行なった。得られた抽出液を精密質量が測定可能なLCMS-IT-TOFを用いて分析した結果、Galanthamineと同じ精密質量を持つが、保持時間が異なるピークを検出することができた。次年度、このN. bulbocodium内生菌をN.bulbocodium無菌植物体に接種して共生培養させることにより、無菌植物体におけるアルカロイド生産の変動を解析すると共に、アルカロイド生産と相関して発現変動する遺伝子の絞り込みを行う。これまでにヒガンバナ科植物形質転換体として毛状根誘導方法の確立に成功しているが、生長が遅い点等が問題になっていた。そこで本年度、毛状根とは異なる新たなアルカロイド生物合成システムとして、ヒガンバナアルカロイドを生産する植物内生菌の単離に着手した。次年度、得られたアルカロイド生産植物内生菌を無菌植物に接種して共生させることにより、植物におけるアルカロイドの代謝改変と効率的なアルカロイド生物合成システムが共に実現できると考えている。ヒガンバナ科に属するGalanthus elwesiiの無菌植物体の小球及び根より誘導したカルスを用い、超音波を利用したAgrobacterium rhizogenesの感染方法を応用することにより、G. elwesii形質転換体培養系を確立した。

また、ヒガンバナ科に属するNarcissus bulbocodiumにおいて、ヒガンバナアルカロイドを蓄積する無菌植物体の根と、アルカロイドをほとんど含まないカルスの間で、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqデータに基づく遺伝子発現変動解析を行った結果、根で優位に発現する遺伝子としてヒガンバナアルカロイド生合成の上流に関与するチロシン脱炭酸酵素を抽出することができた。しかしながら、ヒガンバナ科植物の形質転換体は誘導効率が低く、生長が極めて遅いため、アルカロイド生物合成システムとしては最良と言い難い点が問題であった。そこで、植物培養系に代わる新たなアルカロイド生物合成システムとして、植物内生菌の探索を行った。その結果、N. bulbocodiumの球根りん片から得られた内生菌において、ヒガンバナアルカロイドと予想される化合物の生産が確認された。また、ヒガンバナアルカロイドとは異なる作用機序によりアルツハイマー病に対して効果を示すキノリチジンアルカロイドを生産するホソバルピナスについても研究を進め、毛状根培養系の確立に成功した。さらに、キノリチジンアルカロイドの生合成遺伝子であるリシン脱炭酸酵素を過剰発現させたホソバルピナス毛状根を誘導し、生合成鍵中間体であるカダベリンを高蓄積させることに成功した。今後、本研究で確立できた植物培養系や得られた内生菌を用いることにより、非天然型化合物を含めた天然物リガンドの自由自在な生物合成を可能にするシステムの確立へと発展させていく予定である。アルツハイマー病は原因不明の疾病で完治が不可能であるため、症状の進行を遅らせるための薬の開発が数多く行われており、複数のアルカロイドの有効性が報告されている。本研究では、ヒガンバナアルカロイドとキノリチジンアルカロイドに注目し、効果的なアルツハイマー病治療薬を創り出す基盤として、キノリチジンアルカロイド生合成遺伝子を過剰発現した毛状根培養系を確立し、さらに、ヒガンバナ科植物の球根りん片からアルカロイド生産植物内生菌を単離することができた。現在検討を進めているLC-MSを用いたヒガンバナアルカロイドの定量方法の確立を急ぐと共に、ヒガンバナアルカロイド生合成関連候補遺伝子の発現を改変した毛状根及び形質転換植物体の誘導を行う。本年度単離に成功したヒガンバナアルカロイド生産植物内生菌をヒガンバナ科無菌植物に接種して共生的に培養させることにより、アルカロイド生産が変動する共生培養系を確立し、遺伝子発現との相関を解析する。天然医薬資源学LC-MSを用いたヒガンバナアルカロイドの定量方法を確立できなかったため、ヒガンバナ科植物形質転換体のアルカロイド定量に際し必要となる物品の発注が次年度に持ち越された。また、平成27年度の後半に次世代シークエンサーを用いた発現遺伝子の網羅的解析を進めたため、解析費用の支払いが次年度となった。研究成果を発表するための論文投稿並びに英文校閲を本年度行う予定であったが、次年度に持ち越しとなった。また、アルカロイド定量及び遺伝子発現解析に際し必要となる物品の発注の一部が次年度に持ち越された。アルカロイド定量及びヒガンバナ科植物形質転換体の培養、遺伝子発現解析に際し必要となる物品の購入を行う。その他、研究成果を発表するための論文投稿料及び英文校閲費用などに支払いを予定している。論文投稿料及び英文校閲費用に使用する。また、アルカロイド定量及び遺伝子発現解析に際し必要となる物品の購入を行う。
膵β細胞の再生促進法の確立

我々は膵共通前駆細胞に類似した性質をもつ膵AR42J細胞を用いて、β細胞の分化に関与する分化誘導因子の研究を行ってきたが、その中でベータセルリンとアクチビンという2種類の因子がβ細胞への分化誘導能をもつことを明らかにしてきた。そこで、まずこれらの因子が実際に膵部分切除後の膵再生の過程でどのように発現するかについて、免疫組織化学法により検討を行った。その結果、アクチビンは膵導管細胞内分泌細胞に、またべ一タセルリンは分化した内分泌細胞に発現が認められることが判明した。この結果はこれら因子が膵再生に関与していることを示唆し、さらにこれらの因子を投与することにより膵β細胞の再生を促進することが出来ることを示唆している。そこで90%膵部分切除モデルを用いてこれらの因子が膵再生を促進できるかどうかを検討した。アクチビンの投与はこれまでに検討した限りでは有効な結果を得ることが出来なかった。アクチビン投与によりアポトーシス誘導が見られるからである。一方、ベータセルリンの投与により、膵部分切除後の膵導管細胞の増殖、膵導管細胞内のPDX-1発現細胞の増加が認められ、さらにインスリン含量の増加、膵島面積の増加が認められた。加えて耐糖能も改善し、血中インスリン濃度も増加した。再生への有効性が初めて確認された。膵β細胞の分化に関与する因子我々は膵内分泌腺分化に関与する因子として,アクチビンAを想定してきた。この仮説を検証するために,アクチビン受容体を抑制する変異アクチビン受容体遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを作成し,その膵病変について検討した。トランスジェニックマウスでは膵ランゲルハンス島の発育が悪く,小さなランゲルハンス島が多く,また再生像も見られた。さらにインスリン.グルカゴンを同時に発現する多核の巨細胞が散見された。この巨細胞は組織間隙を埋めるような不定形で,しばしば長い突起を進展していた。また膵外分泌腺にも異常が見られ,極性を失った腺房細胞が多く見られた。これらの結果は,アクチビンが膵内分泌細胞及び外分泌細胞の分化に大きく関与していることを示唆している。分化誘導因子の作用我々は膵共通前駆細胞に類似した性質をもつAR42J細胞を用い,これをインスリン細胞へと分化させるアクチビンやベータセルリンの作用を検討した。まずベータセルリンの作用する受容体について検討を行い,ベータセルリンがEGF受容体と同時に,新規の分子量190KDaの蛋白に結合すること,ベータセルリンの結合によりEGF受容体とこの190KDa蛋白がチロシン燐酸化されることを見出した。またアクチビンがSmad2を介して作用を発揮することを見出した。増殖因子・分化誘導因子を用いて膵β細胞の再生を促進する方法を確立することを目的としている。このためにまず膵β細胞の分化を促進する分化誘導因子を同定した。この目的のために膵共通前駆細胞と類似した特徴をもつAR42J細胞を用い,この細胞をインスリン産生細胞へと分化させられる因子を同定した。このアッセイ系ではEGFファミリーに属するベータセルリンが同定された。またベータセルリンと同程度の分化誘導作用をもつものとして肝細胞増殖因子(HGF)が同定された。そこでこれらの因子がin vivoでβ細胞の再生,新生を促進するかどうかをラットの膵再生モデルを用いて検討した。膵再生モデルとしては90%膵切除ラットを用いた。90%膵切除の後に,ベータセルリンを腹腔内に連続投与すると,ベータセルリン投与ラットにおいてはコントロールラットに比較して著明な膵内分泌細胞の再生像が観察され,新たに形成された新生ランゲルハンス島が多数観察された。とくに膵導管には内分泌細胞へと分化していく細胞のマーカーであるPDX-1陽性の細胞が多数観察され,ベータセルリンによって膵導管が分化していることが推測された。

そこで、まずこれらの因子が実際に膵部分切除後の膵再生の過程でどのように発現するかについて、免疫組織化学法により検討を行った。その結果、アクチビンは膵導管細胞内分泌細胞に、またベータセルリンは分化した内分泌細胞に発現が認められることが判明した。この結果はこれら因子が膵再生に関与していることを示唆し、さらにこれらの因子を投与することにより膵β細胞の再生を促進することが出来ることを示唆している。そこで90%膵部分切除モデルを用いてこれらの因子が膵再生を促進できるかどうかを検討した。アクチビンの投与はこれまでに検討した限りでは有効な結果を得ることが出来なかった。アクチビン投与によりアポトーシス誘導が見られるからである。一方、ベータセルリンの投与により、膵部分切除後の膵導管細胞の増殖、膵導管細胞内のPDX-1発現細胞の増加が認められ、さらにインスリン含量の増加、膵島面積の増加が認められた。加えて耐糖能も改善し、血中インスリン濃度も増加した。再生への有効性が初めて確認された。
機能再建外科治療を意図した随意運動神経回路網の回復機序についての研究

脳卒中後の片麻痺患者、梗塞10例、出血18例(視床、又は被殻小病変例)計28例において、随意運動神経回路網(脊髄-視床-皮質路、皮質-脊髄路)の自然回復機序を検討した。出血例、梗塞例共に片麻痺の回復と病変の経時的縮小とに相関を認め、内包機能障害の改善との対応が示唆されたが、片麻痺の回復に寄与する大脳皮質運動関連構造、大脳基底核、視床の機能変化を捉えることはできなかった。随意運動を行う上で重要な上行性運動感覚信号は、パーキンソン病(PD)群での検討では、脊髄視床路を上行して視床腹中間核最外側部を通過し、皮質中心溝底部3a、4の領域に投射している。一方、脳血管障害例である脳卒中後振戦群での検討では、PD群、本態性振戦群と比較して、上行性運動感覚信号の伝達が視床レベルで大きく変化することが示唆された。片麻痺回復の脳内機序については,過去1年間に当科を受診し,入院,加療をうけた皮質下梗塞5例(視床2例,被殻3例),出血7例(視床2例,被殻5例)において検討している。いずれも発症時意識障害軽度,不全片麻痺を認める小病変(梗塞では2cm,出血では3cm以下)例で,急性期状態を脱した2週-1ケ月後より,MRIを用い病変の大きさの変化を検討すると共に,片麻痺の回復についてはNIHSSを用い総合的に判定している。さらに,PET scanを用い,定期的に安静時,及び麻痺側上肢随意運動負荷時の脳内病態を解析している。一方,今回の研究テーマの一つである上行性運動感覚信号については,振戦例における視床腹中間核手術(凝固術)結果より,視床,大脳皮質における投射領域を含め種々の解剖,生理学的検討を行った。fMRIを用いた研究により,本態性振戦患者右手振戦例6例において患側上肢手関節の受動的屈曲、伸展を行うと,左側大脳皮質中心溝部が賦括されることが明らかとなった。さらに,振戦の治療として,微小電極法により視床腹中間核最外側部において上行性運動感覚信号を捉え,記録部位を含んで最小の凝固巣を形成すると,術後大脳皮質中心溝底部でこの賦括の程度が減弱することが明らかとなった。患側上肢手関節の受動的屈曲、伸展課題では,患側上肢からの固有知覚性,及び表在知覚性信号が皮質中心溝部に伝えられ,これによりローランド皮質は広く賦括されているものと思われる。一方,視床腹中間核の凝固により視床において固有知覚入力が断たれたため,術後,大脳皮質中心溝底部における賦括が減弱し大脳皮質中心溝付近においてギャップを伴う賦括パターンとなったことが推定される。すなわち,随意運動を行う上で重要な上行性運動感覚信号は,視床腹中間核最外側部,及び皮質中心溝底部の3a,4の領域に投射していることが明らかとなった。片麻痺回復の脳内機序については、昨年報告の12例に加え、最近1年間に当科を受診し、入院、加療をうけた皮質下梗塞4例(視床1例、被殻3例)、出血3例(視床3例)において引き続き検討を行っている。一方、今回の研究テーマの一つである上行性運動感覚信号については、その中継点となる視床感覚核における振戦例疾患群別の感覚反応の同定率、分布を検討した。パーキンソン病(PD)10例、本態性振戦(ET)10例(コントロール群)の解析では、運動感覚反応は視床腹中感覚核(Vim核)においてPD群では59反応(5.9反応/トウッキング)、ET群では97反応(7.5反応/トラッキング)を認めた。その末梢受容野は前者でば下肢10反応(17%)、上肢49反応(83%)で、視床Vim核内背外側下肢、腹内側上肢という比較的整然とした身体部位局在を示し、後者では下肢14反応(14.5%)、上肢82反応(84.5%)、顔面1反応(1%)で、その分布は基本的にはPD群と同様であったが、より広い範囲に広がり身体部位局在がやや不明瞭であった。